Né le 13 décembre 1975 à Lausanne, Lionel Baier étudie les lettres à l'Université de Lausanne. Pendant ses études, il travaille comme placeur dans une salle de cinéma, projectionniste et animateur d'un ciné-club. Dès 1992, il programme et cogère le Cinéma Rex à Aubonne. En 1999, il se lance dans la réalisation avec «Mignon à croquer», un court métrage de fiction. Son premier documentaire, «Celui au Pasteur», est diffusé par la Télévision suisse romande et le fait connaître. Il tourne ensuite «La Parade», un documentaire sur la Gay Pride 2001 en Valais.

Lionel Baier a également réalisé « Garçon stupide ». Depuis 2002, il est chef du département cinéma de l'Ecole cantonale d'art de Lausanne. En 2005, il a obtenu le Prix culturel « Jeunes créateurs » de la Fondation vaudoise pour la promotion et la création artistique. Il s'est vu par ailleurs décerné le « Best European director Prize », au NEFF 2005 de Vitoria-Gasteiz.
En 2022, il réalise un nouveau film "La dérive des continents".

En 2002, Lionel Baier reçoit une bourse de la Fondation Leenards en 2002. En 2005, il réalise un road-movie en Pologne "Na Wschòd/A l'est", une quête identitaire sur ses origines.

En 2008, la ville d'Aubonne lui décerne le Prix de la ville après que ce dernier ait reconnu lors de la présentation de "Un autre homme" au Festival de Locarno son attachement au cinéma Rex d'Aubonne pour y avoir exercé tous les métiers.

24 Heures, 2009/10/30, p. 34 & 2007/04/22-23, p. 17 & 2005/09/23, p. 14 & 2005/10/11, p. 23 - 2005/09/14, p. 25 entretien & 2005/02/03, p. 13 & 2004/03/06, p. 3 & 2002/11/29, p. 13 & 2002/01/31, p. 16 & 2000/09/06, p. 36 & 2008/12/01, p. 35 & 2008/03/12, p. 3 avec photographie & Yseult Théraulaz, 2008/06/23, p. 40; BellaVita, 2005/09 n° 17 p. 4; L'Hebdo, 2008/07/31, n° 31, p. 70 avec photo & interview & 2006/01/12, p. 62-65; Construire 28/9 juillet 2002; Le Matin dimanche, 30/01/2005, p. 25; [BCU/Doc. vaudoise/bs/2010/06]