Bay Zoltán 1900-ban Gyulaváriban született. A debreceni Református Kollégium után a budapesti Pázmány Péter Tudomány-egyetemen folytatta tanulmányait. Doktorátusát is itt szerezte.

Négyéves berlini tanulmányútja után 1930-tól a szegedi egyetem elméleti fizika professzoraként dolgozott.

A magyar rádiólokátort már az Egyesült Izzó Tungsram Laboratóriumában fejlesztette ki 1936-ban. A laboratórium vezetõjeként számos szabadalma volt a nagyfeszültségû gázkisülésû csövek, a fénycsövek és az elektroncsövek kifejlesztése terén. 1938 - 1948 között a Mûegyetemen oktatott.

Kutatócsoportjával 1946-ban észlelte a Holdra irányított radarhullámok visszaverõdését, amely korszakalkotó ûrkísérletnek számított. 1948 - 1955 között a Washington Egyetem kísérleti fizikaprofesszora, majd 1955 - 1972 között az USA Szabványügyi Hivatalának osztályvezetõje volt. Ezt követõen az American University professzora lett. 1981-ben a Magyar Tudományos Akadémia és az Eötvös Loránd Fizikai Társulat tiszteletbeli tagjává választották. Jelentõs eredményeket ért el az aktív gázok fizikájának tanulmányozásában, kidolgozta a másodlagos elektronsokszorozás elvén mûködõ, gyors atomszámlálás módszerét. Kísérletileg igazolta és bebizonyította, hogy létezik egységes idõ-hosszúság mértékrendszer, amely a fénysebességre épül. 90. születésnapján a Magyar Köztársaság Rubinokkal Ékesített Zászlórendjével tüntették ki. 1992. október 4-én hunyt el Washingtonban.