После окончания школы работал районным секретарем Культурбунда (Тюрингия), затем драматургом и ассистентом режиссера в районном театре.
С 1952 г. изучает режиссуру в пражской Киноакадемии (ФАМУ). На втором курсе снимает короткометражный документальный фильм о метеорологах — "Синоптики" (1954). Наряду с учебой работает ассистентом на киностудии ДЕФА у Ханса Мюллера, Курта Метцига и Курта Юнг-Альзена. В 1957 г. заканчивает курс режиссуры дипломным игровым фильмом "Две матери" (1957). После двух сатирических короткометражек "Король Фридрих" и "Игра" начинает работать режиссером на студии ДЕФА. Первый полнометражный фильм режиссера "Старая любовь" (1959), посвященный коллективизации сельского хозяйства в ГДР, прошел незамеченным, зато второй, "Пять патронных гильз" (1960), стал большой удачей. В основу своего политического приключенческого фильма Б. положил историю одной из интернациональных бригад времен гражданской войны в Испании. Затем, в корне изменив стилистику, он снимает картину "Королевские дети" (1962) о приспособленчестве и сопротивлении фашизму. Благодаря виртуозному смешению временных пластов, изощренному монтажу и элегантной внутрикадровой композиции фильм в формальном отношении резко выделялся на фоне продукции ДЕФА того времени.
Тему войны режиссер продолжает в ленте "Голый среди волков" (1962, пр. МКФ в Москве, 1962). Созданный по роману Бруно Апи-ца, основанному на реальных фактах биографии самого романиста — бывшего узника концлагеря Бухен-вальд, фильм рассказывал о героизме и стойкости заключенных в последние дни войны. Затем следует одна из немногих удавшихся кинокомедий ДЕФА "Карбид и щавель" (1963) — о полном сумбура и хаоса времени первых послевоенных лет. Став известным режиссером, в зависимости от материала легко меняющим стилистику фильма, в 1965 г. Байер приступает к экранизации романа Эрика Нойча "След камней" (1966) с популярным Манфредом Кругом в главной роли. Несмотря на номинацию для МКФ в Карловых Варах и успешную премьеру на фестивале трудящихся в Потсдаме, фильм был запрещен спустя три дня после берлинской премьеры, сопровождавшейся инсценированными беспорядками в кинотеатре. Казалось, кинематографической карьере Франка Байера пришел конец.
Он начинает работать театральным режиссером в Дрездене, а с 1969 г. переходит на телевидение, где создает сначала пятисерийный телефильм "Прислужники палачей" (1970), посвященный 25-й годовщине СЕПГ, документальную ленту, смонтированную из хроникальных материалов и интервью о неудавшемся восстании матросов в мае 1945 г., затем четырехсерийную картину "Семь афер Доны Хуани-ты" (1973) по роману Эберхарда Паница.
После почти десятилетнего отсутствия Б. возвращается в кино и снимает свой самый известный фильм "Якоб-лжец" (1974; "Серебряный медведь" на Берлинале), номинировавшийся на "Оскара". Трагикомический роман Юрека Беккера о жизни в гетто Б. снимает как странную смесь мечты и реальности. По книге того же писателя он создает и свой следующий фильм "Убежище" (1977, с Юттой Хоффман и Манфредом Кругом в главных ролях), действие которого происходит в современной ГДР. Работе в кинематографе приходит конец, когда на экранах появляется телефильм Б. "Закрытое общество" (1978), который до этого демонстрировался по телевидению в ночное время. Серьезные неприятности с властями вынуждают Б. уехать в ФРГ, где он снимает картину "Король и его шут" (1981) с участием многих своих сотрудников из ГДР, последовавших за режиссером. Бывшие звезды ГДР Ангелика Домрезе и Хильмар Тате играли и во второй работе режиссера, сделанной в ФРГ, телефильме "Вторая кожа" (1981) по сценарию Клауса Похе.
Затем Байер возвращается на киностудию ДЕФА, где снимает картину "Остановка в пути" (1982) на тему вины и пособничества при фашизме. Фильм, действие которого происходит незадолго до окончания войны в Польше, должен был представлять ГДР на Берлинале-1984, но был снят с конкурса из-за вмешательства польских инстанций. После "Разлома" (1988) и "Подозрения" по рассказу Фолькера Брауна режиссер возвращается на телевидение и снимаеттамленты"Онаион"(1991) и "Большой праздник" (1992).
Франк Байер награжден различными призами ГДР (Приз Хайнри-ха Грайфа, Национальный приз, приз искусств ГДР), а в 1991 г. — Федеральным призом за творчество в целом.

Фильмография:
- " Синоптики " (Wetterfro-sche, к/м), 1954;
- "Две матери" (Zwci Mutter), 1957
- "Король Фридрих" (Friderricus Rex, к/м), 1957
- "Игра" (DasGesellschaftsspiel, к/м), 1957;
- "Старая любовь" (Eine alte Liebe), 1959;
- "Пять патронных гильз" (Funf Patronenhulsen), I960;
- "Королевские дети" (Konigskinder), 1962
- "Голый среди волков" (NacktunterWolfen), 1962;
- "Карбид и щавель" (Karbid und Saueramp-fer), 1963;
- "След камней" (Spur der Stei-ne), 1966;
- "Прислужники палачей" (Rot-tenknechte, тв), 1970;
- "Семь афер Доны Хуаниты" (Die sieben Affaren der Dona Juanita, тв), 1973;
- "Якоб-лжец" (Jakob der Lugner), 1974;
- "Убежище" (Das Versteck), 1977;
- "Закрытое общество" (Geschlossene Gesellschaft, тв), 1978;
- "Король и его шут" (Der Konigund sein Narr), 1981
- "Вторая кожа" (Die zweite Haut, тв), 1981;
- "Остановка в пути" (DerAufenthalt), 1982;
- "Бараний рог" (Bockshorn), 1983;
- "Разлом" (Der Bruch), 1988;
- "Конец невинности" (Endeder Unschuld), 1990;
- "Подозрение" (DerVerdacht), 1991
- "Она и он" (SieundEr, тв), 1991;
- "Большой праздник" (Das GrosseFest, тв), 1992.