Lionel Baier naît en 1975 à Lausanne dans une famille suisse d’origine polonaise. Dès 1992, il programme et cogère le Cinéma Rex à Aubonne. Entre 1995 et 1999 il fait des études à la Faculté des Lettres de l’Université de Lausanne. Depuis 2002, Lionel Baier est responsable du Département cinéma de l’école cantonale d’art de Lausanne (ECAL).
En novembre 2009 Lionel Baier fonde Bande à part Films avec les cinéastes Ursula Meier, Frédéric Mermoud, et Jean-Stéphane Bron.
Lionel Baier est également vice-président du Conseil de fondation de la Cinémathèque suisse.