Баямо основан испанским конкистадором Диего Веласкесом де Куэльяром 5 ноября 1513 года. В XVI веке Баямо был одним из важнейших центров сельского хозяйства и торговли на Кубе. Во время войны за независимость 1868—1878 годов был важным центром деятельности повстанцев. Город считается родиной национального гимна Кубы («Баямеса»), в нём родился его автор Педро Фигередо.
В 1966 году население города составляло 43 тыс. человек, он был торговым центром сельскохозяйственного района, также здесь действовали предприятия пищевой (главным образом, сахарной) промышленности.
В 1970 году население города составляло 72 тыс. человек, он был торговым центром развитого сельскохозяйственного района (специализировавшегося на молочном скотоводстве, выращивании овощебахчевых культур и табака), также здесь действовали предприятия пищевой, текстильной, табачной промышленности и производства стройматериалов.
До 1976 года город находился в составе провинции Орьенте.
В 1981 году население города составляло 101 тыс. человек, основой экономики являлись пищевая и табачная промышленность.
В 1987 году население города составляло 109 тыс. человек, основой экономики являлись пищевая, текстильная и табачная промышленность.
