Автор музыки и либретто первого азербайджанского балета и первого балета на мусульманском Востоке «Девичья башня», опер, таких как «Низами» (1948 год), посвящённого мыслителю и поэту Низами Гянджеви, «Ивы не заплачут» (1971 год), произведений для симфонического оркестра, музыки к ряду пьес.
Известны и его труды и статьи в областях музыковедения. Популярным является его толковый-монографический музыкальный словарь, в которой наряду с известными музыкальными терминами собраны и разработанные им азербайджанские термины.
Бадалбейли помимо родного азербайджанского и русского, владел также персидским и арабским языками.
Афрасияб Бадалбейли родился 19 апреля 1907 года в Баку в семье выходцев из города Шуша. Его мать Рагима Каджар была внучкой принца Бахмана Мирзы Каджара. В детстве она, увлекаясь поэзией, посещала меджлисы Хуршидбану Натаван, где читала стихи.
Его отец, Бадалбек Бадалбейли окончил Закавказскую учительскую семинарию в Гори. Позднее он переехал в Баку, где основал Русско-мусульманскую школу в районе улицы Советской, которую называли также «Школа Бадалбека». Правительство Азербайджанской Демократической Республики нередко поручало ему заниматься вопросами образования.
Будучи двоюродным братом Узеира Гаджибекова, Бадалбек помог ему в организации первого в Азербайджане музыкального театра. Он также исполнял роль Меджнуна в опере «Лейли и Меджнун» в 1907-1908 годы. Он также выручил Гаджибекова, уговорив своего брата Ахмедбека Бадалбейли (Агдамского) выступать в роли Лейли, поскольку Абдурагим Фараджев отказался петь эту женскую партию из-за гонений противников театра.
Афрасияб был старшим из шести детей в семье. Его единственной сестрой была Мастура. Афрасияб начал играть на таре, когда ему не было и шести лет. В 1916 году в возрасте девяти лет он пошёл в открывшуюся только что 6-ю мусульмано-русскую музыкальную школу, директором которой был его отец.
С 1916 по 1924 год учится в 1-ом Реальном училище Образцовой Школе 2-й степени при Государственном педагогическом институте, в то же время с 1921 по 1923 год работает в канцелярии школы труда № 20 I степени города Баку.
C 1922 по 1928 год в Азербайджанском государственном тюркском музыкальном техникуме Афрасияб посещал также уроки по классу скрипки и музыкальной теории, где исполнял азербайджанские народные мелодии и мугамы.
Будучи студентом Азербайджанского государственного университета, Афрасияб Бадалбейли работал переводчиком в газете «Коммунист», издававшемся на азербайджанском языке. После окончания же Азербайджанского театрального училища (ныне Бакинский государственный музыкальный техникум), его пригласили в Азербайджанский драматический театр на роль заведующего музыкальной частью. Здесь Афрасияб начинает сочинять музыку к главным спектаклям текущего репертуара. Узеир Гаджибеков утверждал, что «этот молодой композитор ещё в годы учёбы стремился не только овладеть техникой музыкального письма, но и глубоко изучать творчество народа, плодотворно учиться у него».
В 1930 году Бадалбейли начал работать в Азербайджанском театре оперы и балета в качестве дирижёра. В этом же году окончил факультет «Восточные языки» Азербайджанского государственного университета по специальности востоковед-филолог. С 1931 года — дирижёр симфонических концертов.
С 1932 года по 1933 год занимался в Московской консерватории по классу дирижирования К. С. Сараджева. За это время учёбы он сочинил 8 вариаций, сонатину для виолончели и фортепиано, этюд для фортепиано, сюиту для симфонического оркестра в трёх частях, квартет для двух скрипок, альта и виолончели.
В сентябре 1934 года Афрасияб поступает на композиторское отделение музыкального техникума при Ленинградской государственной консерватории им. Н. Римского-Корсакова. В целях повышения дирижёрского мастерства Бадалбейли одновременно работает ассистентом дирижёра в Ленинградском государственном театре оперы и балета. Его руководителем был главный дирижёр театра Владимир Дранишников.
В 1938 году он окончил музыкальное училище при Ленинградской консерватории по классу композиции Бориса Зейдмана. В это же время, в 1931 году Афрасияб Бадалбейли женился на уже заявившей о себе первой азербайджанской балерине Гамар Алмасзаде, которая продолжала учёбу в Ленинградском хореографическом училище в классе выдающегося педагога Марии Фёдоровны Романовой. На родину, в Азербайджан, супруги вернулись с замыслом создать первый азербайджанский классический балет. В этом же году Бадалбейли начал работать в должности дирижёра в Азербайджанском театра оперы и балета.
В 1940 году Афрасияб Бадалбейли сочинил первый азербайджанский балет «Девичья башня», посвящённый жене, Гамэр Алмасзаде и ставшего первым балетом на мусульманском Востоке. А самому Бадалбейли 23 апреля 1940 года указом Президиума Верховного Совета Азербайджанской ССР было присуждено звание «Заслуженный деятель искусств», за выдающиеся заслуги в области искусства.
В 1941 году он, вместе с переехавшим из Москвы в Баку своим учителем Борисом Зейдманом, написал оперу «Гнев народный». Также работал над оперой «Низами», премьеру постановки которой на сцене Театра оперы и балета приурочил к большой юбилейной дате — 800-летию великого мыслителя и поэта ХII века Низами Гянджеви. Опера была поставлена 12 декабря 1948 года.
В то же время, дирижируя на сцене оперного театра, Бадалбейли знакомил зрителей с творчеством таких классиков, как Гаджибеков и Магомаев, Чайковский, Римский-Корсаков, Глазунов, Бородин, Глиэр и Верди, Россини, Пуччини, Бизе, Леонкавалло, Адан, Минкус, Дриго и др.
С мая по июнь 1942 года, Бадалбейли работает в Бакинской киностудии над озвучиванием и музыкальным оформлением кинофильма «Бахтияр», посвящённого герою второй мировой Бахтияру Керимову. С 1943 по 1946 год Бадалбейли был художественным руководителем Азербербайджанской филармонии.
С 1952 по 1956 год — Председатель сектора «Музыковедение и музыкальная критика» Союза Композиторов Азербайджана.
24 мая 1960 года указом Президиума Верховного Совета Азербайджанской ССР «За достижения в области культуры» ему было присвоено звание народного артиста Азербайджанской ССР.
С 1969 по 1973 год — Председатель Азербайджанского хорового общества.
В 1971 году была поставлена опера «Ивы не заплачут». Будучи автором музыки и либретто, режиссёром и дирижёр спектакля, Бадалбейли хотел передать впечатления пережитой народом Великой Отечественной войны.
Преподаватель Бакинской музыкальной академии, кандидат искусствоведения Ибрагим Гулиев и сын единственной сестры Афрасияба — Мастуры, вспоминает:
До конца жизни Афрасияб Бадалбейли работал в должности главного дирижёра в Азербайджанском государственном театре оперы и балета.
Скончался Афрасияб Бадалбейли 6 января 1976 года от острой сердечной недостаточности. Похоронили композитора во «II Аллее почётного захоронения» того же дня.
Афрасияб Бадалбейли был женат два раза. Со своей первой женой, балериной Гамэр Алмасзаде он познакомился в Ленинграде, где учился в музыкальном училище при Ленинградской консерватории по классу композиции Бориса Зейдмана.
Первая азербайджанская балерина, Гамэр училась тогда в Ленинградском хореографическом училище в классе Марии Федоровны Романовой. После свадьбы, супруги вернулись в Баку, где создали первый национальный азербайджанский балет. Главную роль, роль Гюльянаг сыграла, сама Гамэр Алмасзаде. Однако, впоследствии их брак распался.
Второй раз Афрасияб Бадалбейли женился в 1963 году на 28-летней Евгении Орагвелидзе, работавшей на Грузинском телевидении. В связи с приездом в Тбилиси на гастроли Азербайджанского театра оперы и балета, Евгения готовила передачу под рубрикой «Гости Тбилиси». Гостями передачи должны были стать Афрасияб Бадалбейли, Гамэр Алмасзаде, с которой Афрасияб был уже более десяти лет в разводе, Рафига Ахундова, Магсуд Мамедов и др. Договорившись о времени встречи и обговорив контуры будущего прямого эфира, Евгения стала провожать гостей. Афрасияб Бадалбейли взял номер телефона Евгении. Ещё до начала планирования эфира они несколько раз общались. Афрасияб подарил Евгении брошюру о балете «Девичья башня» с автографом. Один раз Афрасияб поехал вместе с Евгенией на дачу к её сыну Диме. Тогда же он познакомился и с мамой Евгении. До того как уехать обратно в Баку (через месяц после знакомства) Афрасияб сделал Евгении предложение и заявил, что «не потерпит отказа». Евгения и её сын, Дима откликнулись на предложение. Диму Афрасияб записал в престижную школу с английским уклоном. Афрасияб и Евгения прожили вместе 12 лет. Дима называл Афрасияба папой.
Из воспоминаний Евгении Орагвелидзе-Бадалбейли:
С сочинённым Афрасиябом Бадалбейли музыкальным сопровождением в Азербайджанском драматическом театре шли такие пьесы как «Невеста огня» (1927), «Севиль» (1928), «Алмас» (1929), «В 1905 году» (1931), «Яшар» (1932), «Сиявуш» (1932), «Гаджи Гара» (1933), «Фархад и Ширин» (1941). Знатоки того времени отмечали, что «музыка молодого композитора обогащает театральное действие в эмоциональном плане и как нельзя лучше воплощает замысел драматурга — автора пьесы». Написал оперы: «Гнев народный» (совм. с Б. И. Зейдманом, Баку, 1941), «Низами» (Баку, 1948), «Ивы не заплачут» (Баку, 1971); балеты — «Девичья башня» (Баку, 1940, 2 ред. 1959), детский балет «Тэрлан» (1941, Баку); для оpкестра — симфоническая поэма «За власть Советов» (1930), «Миниатюры» (1938), 2 марша (1930, 1941); для оpкестра народных инструментов — симфониетта (1950); для голоса с фортепиано — 3 песни (слова современных поэтов); более 60 музык к спектаклям.
Известны также следующие его литературные сочинения: «Беседа о музыке» (на азерб. яз.). Баку, 1953; «Курбан Примов» (на азерб.). Баку, 1956; «Словарь музыкальных терминов» (рус.-азерб.). Баку, 1956; «Азербайджанский гос. ордена Ленина театр оперы и балета им. М. Ф. Ахундова» (совм. с К. Касимовым). М., 1959; «Толковый монографический музыкальный словарь» (азерб.). Баку, 1969.
После возвращения из Ленинграда в Баку супруги, Афрасияб Бадалбейли и Гамэр Алмасзаде решили создать первый азербайджанский классический балет. В Баку в то время уже работала профессиональная балетная труппа, освоившая репертуар мирового уровня. Идею создания первого национального хореографического произведения поддержали и достойные солисты и кордебалет.
Балет был создан по мотивам сюжета древней легенды о Девичьей башне. Для создания музыки к балету Афрасияб Бадалбейли изучал множество народных танцев и обрядовых приёмов. В балете он использовал мугамы «Мансуриййе» и «Эйраты». Сам автор так говорил о замысле и критериях выбора материала для балета:
Узеир бек Гаджибеков, который высоко ценил творчество Афрасияба Бадалбейли писал о балете „Девичья башня“:
Бадалбейли, как и Узеир, включил в состав оркестра такие народные музыкальные инструменты, как тар, зурна, деф, звучание которых в оркестре только усиливало национальный колорит музыки балета. В главной роли в балете выступила жена композитора, Гамэр Алмасзаде, которая впоследствии удостоилась звания народной артистки ССС