Intorno al 1968 compone la suite musicale Annabel Lee, basata su una poesia di Edgar Allan Poe. Nel 1969 pubblica il suo primo singolo e incide il singolo Signora Lia; una canzone comica che racconta l’infedeltà coniugale di una signora, nel tempo la canzone diventerà un cult della musica leggera italiana nonostante lo scarso successo iniziale.
Il successo arriva solo nel 1972 con l’album Questo piccolo grande amore; la canzone omonima nel 1985 verrà premiata come canzone italiana del secolo. Nel 1974 incide l’album E tu … con Vangelis. Nel 1975 esce Sabato pomeriggio; un concept album sull’attesa, basato sulle poesie di Giacomo Leopardi. Nel 1977 l’album Solo; il primo in cui fa testi, musica e produzione da solo. Nel 1978 arriva l’incredibile successo con l’album E tu come stai?.
Nel 1981 produce il fortunatissimo album Strada facendo; il primo album italiano a raggiungere il milione di copie vendute. L’anno successivo parte il tour Ale-Oo, il primo tour di un cantante italiano nei grandi stadi. Il nome del tour infatti prende spunto da un tipico coro delle partite di calcio. Nel 1985 arriva l’incredibile successo dell’album La vita è adesso, l’album più venduto di tutti i tempi in Italia, nel 1986 parte il tour di Assolo. Nel 1988 partecipa ad un concerto del tour Human Right Now! con Peter Gabriel, Sting e Bruce Springsteen.
Nel 1990 dopo 3 anni di lavoro pubblica il doppio album Oltre, un progetto ambizioso con 20 canzoni che abbracciano la World Music e la partecipazione di grandi artisti internazionali; l’album cambierà radicalmente l’industria musicale italiana. Il concerto del 1991 sarà decretato dalla rivista Billboard come il miglior concerto dell’anno nel mondo, grazie al palco che si trova al centro dello stadio con il pubblico che lo circonda a tutto tondo. Nel 1995 pubblica l’album Io sono qui e nel 1999 l’album Viaggiatore sulla coda del tempo, Baglioni dichiarerà successivamente che i tre album compongono una trilogia del tempo dove ognuno rappresenta rispettivamente il passato, il presente e il futuro.
Il 6 giugno 1998 fece l’ultimo concerto del millennio allo stadio Olimpico di Roma, il concerto totalizzò oltre 100.000 spettatori grazie al palco al centro e agli spettatori che riempirono lo stadio, ancora oggi questo record rimane imbattuto da qualsiasi evento, sia musicale che sportivo.
Negli anni 2000 ha pubblicato l’album Sono io, Nel 2010 ha fatto una serie di concerti in tutto il mondo. Nel 2013 pubblica l’album Con voi e nel 2020 l’album In questa storia, che è la mia.Nel 2019 per festeggiare i 50 anni di carriera, realizza un incredibile concerto all’Arena di Verona che per la prima volta è aperto al pubblico nella sua interezza. Con il palco al centro e gli spettatori che riempiono l’intera arena a tutto tondo.