Получила степень бакалавра в Техасском университете в Остине (1966) и степень магистра — в Калифорнийском университете в Сан-Диего (1970). Тема диссертации — «Аспекты естественной порождающей фонологии» (1973). Преподавала в Нью-йоркском университете в Буффало и в университете Нью-Мексико в Альбукерке (с 1989 профессор, с 1998 по 2001 зав. кафедрой лингвистики). Председатель Американского лингвистического общества (с 2004).
Байби — один из наиболее влиятельных представителей функционалистского направления в теоретической лингвистике, противостоящего как идеологии «формального» направления (или хомскианства), так и идеологии структурализма. В ранних работах развивалась так наз. «естественная фонология»; в середине 1980-х гг. Байби начинает заниматься теоретической морфологией. Её книга «Morphology» (1985) — манифест функциональной морфологии; в книге утверждается существование типологических закономерностей, регулирующих расположение морфем в словоформе, аффиксальное vs. аналитическое выражение грамматических значений и др. В дальнейшем Байби обратилась к проблемам диахронической эволюции грамматических значений; её книга «The evolution of grammar» (1994, в соавторстве) является существенным вкладом в теорию грамматикализации и в типологическое описание видовременных и модальных грамматических значений. В последних работах намечаются контуры новой модели языка, в которой большую роль играют такие понятия, как частотность языковых единиц и корпусно-ориентированные механизмы; эта модель во многом упраздняет структуралистское противопоставление «языка» и «речи», равно как и идейно близкое последнему хомскианское противопоставление «компетенции» и «употребления».