卡爾·恩斯特·馮·拜爾是一位普魯士裔的愛沙尼亞地主的兒子，他家共有十個(gè)孩子，其中三個(gè)是男孩。拜爾的童年中有幾年是在叔叔嬸嬸家度過的。7歲時(shí)，拜爾回到父母身邊，在家里接受教育。1807年到1810年，他就讀于一所貴族教會學(xué)校。后來又在位于愛沙尼亞東南部的新成立不久的多爾帕特大學(xué)（University of Dorpat）學(xué)習(xí)，師從生理學(xué)家卡爾·布爾達(dá)赫（Karl Burdach），并于1814年取得醫(yī)學(xué)學(xué)位。他還進(jìn)修了植物學(xué)和物理學(xué)的課程。由于對所受的教育不滿意，拜爾花了三年的時(shí)間去德國和奧地利繼續(xù)求學(xué)。1815年到1816年間，拜爾人生出現(xiàn)轉(zhuǎn)折。那時(shí)他正師從于維爾茨堡大學(xué)的解剖學(xué)教授依格納茨·德林格（Ignaz D?llinger）。德林格教授建議他研究小雞的發(fā)育。盡管拜爾沒有錢買雞蛋，也沒有錢雇人來監(jiān)控孵化器，他的一位比他經(jīng)濟(jì)狀況好些的朋友克里斯蒂安·龐德（Christian Pander）接過了這個(gè)任務(wù)。

拜爾本人參與了初期階段的研究工作。1817年，龐德用后來被稱為原生胚層，即外胚層、中胚層和內(nèi)胚層的角度描述了小雞早期發(fā)育的各個(gè)階段。

1817年，拜爾接受他前導(dǎo)師布爾達(dá)赫（Burdach）的邀請，前往康尼斯堡大學(xué),現(xiàn)俄羅斯的加里寧格勒（Kaliningrad，Russia）。他一直在那里任教到1834年，在其間的不同階段先后教授過動物學(xué)、解剖學(xué)和人類學(xué)。從1819年開始，拜爾開始嘗試把龐德在雞的胚層形成的先驅(qū)性研究擴(kuò)展到所有的脊柱動物上去。他因此開創(chuàng)了比較胚胎學(xué)領(lǐng)域的先河。他創(chuàng)立了“一切后期器官都是由三個(gè)胚層發(fā)育而來”的理論，并提出了“相應(yīng)階段規(guī)律” （law of corresponding stages），這一規(guī)律聲稱，在最早期，不同物種的胚胎非常相似，很難將它們彼此區(qū)分開來。這一論斷導(dǎo)致拜爾的“漸成說”（epigenesis）理論，這一理論認(rèn)為，胚胎是由原本未分化的結(jié)構(gòu)分階段發(fā)育而來的。

拜爾取得了很多重要的發(fā)現(xiàn)。1827年，拜爾發(fā)表了《論哺乳動物卵子和人類的起源》（On the Mammalian Egg and the Origin of Man）一文，，在文中他公布了他最為重要的發(fā)現(xiàn)，即哺乳動物的卵子。為了找到哺乳動物的卵子，英國內(nèi)科醫(yī)生威廉·哈維（William Harvey）在此之前曾解剖過一頭鹿，而他是在子宮中尋找的。拜爾從布爾達(dá)赫教授的母狗卵巢囊中找到了卵子，這條母狗是教授給拜爾做實(shí)驗(yàn)用的。拜爾清楚地闡明，任何動物都是由卵子而不是由“簡單的構(gòu)建性的液體”(simple formative liquid)發(fā)育而來的。他著有一部共有兩卷的著作《論動物的發(fā)育》（On the Development of Animals）(1828~1837)。這部胚胎學(xué)領(lǐng)域的經(jīng)典之作不僅標(biāo)志著胚胎學(xué)開始成為一門獨(dú)立的研究科目，同時(shí)也概述了未來對比研究的一些目標(biāo)。

根據(jù)他的胚胎研究，拜爾還發(fā)現(xiàn)并描述了其他脊椎動物結(jié)構(gòu)的功能，包括絨毛膜（chorion），這種膜可以幫助形成胎盤和脊索——一種支持脊椎動物胚胎結(jié)構(gòu)的棍狀臍帶血細(xì)胞。拜爾指出了脊索中的神經(jīng)褶，稱神經(jīng)系統(tǒng)就是有這些神經(jīng)褶發(fā)育而來的。

1834年，拜恩移居俄羅斯的圣彼得斯堡(St. Petersburg)。他成為科學(xué)學(xué)會的正式會員，并在那里擔(dān)任了一些管理職位。盡管沒有進(jìn)一步從事胚胎學(xué)研究，作為博物學(xué)家,他繼續(xù)為科學(xué)做出貢獻(xiàn)。他考察了俄羅斯北部人跡罕至的地區(qū)，在那兒收集很多標(biāo)本。那里有一座島嶼就以他的名字命名。拜爾以他量得的各種顱骨標(biāo)本尺度為基礎(chǔ)撰寫文章指出，所有的人類顱骨可能都起源于一個(gè)簡單的類型。這篇文章和查爾斯·羅伯特·達(dá)爾文（Charles Robert Darwin）的《物種的起源》（Origin of Species）于1859年同年出版。1861年，拜爾在德國組織了一次頭蓋骨研究者（專門研究人類顱骨的科學(xué)家）會議。這次會議促使了德國人類學(xué)協(xié)會成立。拜爾還幫助成立了俄羅斯地理協(xié)會(Russian Geographical Society )和俄羅斯昆蟲學(xué)協(xié)會(Russian Entomological Society)。此外，拜爾還解釋了促成俄羅斯河堤典型構(gòu)造的力量。他的《魚類的發(fā)展》（Development of Fishes）（1835）一書引起了俄羅斯?jié)O業(yè)科學(xué)和經(jīng)濟(jì)方面的興趣。