Omkring 1968 komponerede han den musikalske suite Annabel Lee, der er baseret på et digt af Edgar Allan Poe. I 1969 udgav han sin første single og indspillede singlen Signora Lia; en komisk sang, der fortæller om en dames ægteskabelige utroskab, med tiden vil sangen blive en kult i italiensk popmusik på trods af den ringe succes i begyndelsen.
Succesen kom først i 1972 med albummet Questo piccolo grande amore; den enslydende sang vil i 1985 blive kåret som århundredets italienske sang. I 1974 indspillede han albummet E tu … sammen med Vangelis. I 1975 udkommer Sabato pomeriggio; et konceptalbum om at vente, baseret på Giacomo Leopardis digte. I 1977 udkommer albummet Solo; det første hvor han laver tekster, musik og produktion på egen hånd. I 1978 kommer den utrolige succes med albummet E tu come stai?.
I 1981 producerede han det enormt succesfulde album Strada facendo; det første italienske album, der nåede op på en million solgte eksemplarer. Året efter starter Ale-Oo-turnéen, den første turné for en italiensk sanger i de store stadioner. Navnet på turnéen tager i øvrigt sit udgangspunkt i et typisk kor fra fodboldkampe. I 1985 kommer den utrolige succes med albummet La vita è adesso, det bedst sælgende album nogensinde i Italien, og i 1986 starter Assolo-turnéen. I 1988 deltager han i en koncert på Human Right Now! turnéen med Peter Gabriel, Sting og Bruce Springsteen.
I 1990 efter 3 års arbejde udgiver han dobbeltalbummet Oltre, et ambitiøst projekt med 20 sange, der omfavner verdensmusikken og deltagelse af store internationale kunstnere; albummet vil radikalt ændre den italienske musikindustri. Koncerten i 1991 vil blive dekreteret af Billboard Magazine som årets bedste koncert i verden, på grund af scenen, der er placeret i midten af stadion med publikum omkring den i rundkreds. I 1995 udgav han albummet Io sono qui og i 1999 albummet Viaggiatore sulla coda del tempo, Baglioni vil efterfølgende erklære, at de tre album udgør en trilogi om tiden, hvor de hver især repræsenterer henholdsvis fortiden, nutiden og fremtiden.
Den 6. juni 1998 lavede han årtusindets sidste koncert på det olympiske stadion i Rom, koncerten samlede over 100.000 tilskuere takket være scenen i midten og de tilskuere, der fyldte stadion, stadig er denne rekord uovertruffen af enhver begivenhed, både musikalsk og sportslig.
I 2000’erne udgav han albummet Sono io, I 2010 lavede han en række koncerter rundt om i verden. I 2013 udgav han albummet Con voi og i 2020 albummet In questa storia, che è la mia. I 2019 for at fejre 50 års karriere realiserer han en utrolig koncert i Verona Arena, som for første gang er åben for offentligheden i sin helhed. Med scenen i midten og tilskuerne, der fylder hele arenaen i rundkreds.