Baiul s-a născut pe 16 noiembrie 1977 în Dnipropetrovsk, RSS Ucraineană, Uniunea Sovietică. Părinții ei au divorțat când ea avea doi ani, iar tatăl ei a dispărut la scurt timp după. Nu se știe sigur dacă și-a părăsit familia sau a fost presat să plece din oraș, după ce el și soția sa au divorțat. A fost crescută de mama ei, Marina—profesoară de franceză și bunicii din partea mamei.
Dupa ce s-a mutat la Odesa, la mijlocul anului 1992, ea a locuit într-un dormitor comun, având cheltuielile acoperite de către stat, datorită aptitudinilor sale promițătoare în patinaj.
După Jocurile Olimpice de Iarnă din 1994, în care Baiul a câștigat medalia de aur la patinaj artistic, s-a mutat în Simsbury, Connecticut, în locația Centrului Internațional de Patinaj din Connecticut. La sfârșitul anilor 1990, după mulți ani în care a locuit în Richmond, Virginia, s-a mutat în Cliffside Park, New Jersey. După ce a locuit acolo timp de 14 ani, Baiul s-a mutat în Pennsylvania , în martie 2012.
Oksana Baiul a fost crescută în spiritul creștin al bisericii Ortodoxe Ruse. Încă din copilărie, ea a auzit zvonuri că bunica ei paternă ar fi de origine evreiască. În 2003, Baiul a sunat la vechiul ei patinoar în Dnipropetrovsk pentru a cere asistență în localizarea tatălui ei. Managerul patinoarului a ajutat-o să se reîntâlnească cu el în septembrie 2003, când ea avea 25 de ani. El a confirmat că bunica româncă din partea mamei era de origine evreiască. Baiul a decis atunci să se identifice ca și evreică. În 2005, ea a spus, „simt că aceasta este adevărata mea religie. Este ceva natural, ca și cum ai avea un al doilea strat de piele”
Fiind copil, Baiul a fost pasionată de balet, dar nu a reușit să se ridice la standardele înalte ale profesorilor ei. Bunica ei a susținut-o în a lua lecții de patinaj, spunând că este o formă de balet, dar pe patine. Bunicul ei a fost, de asemenea, susținător al patinajului, activitate pe care Baiul a început-o la vârsta de trei ani în Dnipropetrovsk. De la vârsta de cinci ani, l-a avut instructor pe Stanislav Koritek, un remarcabil antrenor ucrainean.
Ea a fost antrenată de Koritek până când acestuia i-a fost oferit un post de antrenor în Toronto, Ontario, în martie 1992 pe care l-a a acceptat din cauza lipsei de sprijin oferit activităților sportive în Ucraina, după prăbușirea Uniunii Sovietice. În august 1992, tatăl său, Alfred Koritek, vice-președintele ucrainean al federației de patinaj, a numit-o pe Galina Zmievskaia ca antrenoarea oficială a lui Baiul. Ea a preluat-o ca elevă, aranjându-i mutarea la casa ei din Odesa. Zmievskaya a primit-o în cercul ei de patinatori de elită și i-a oferit adăpost în familia ei, într-un apartament mic, de trei camere, din oraș. Având-o pe Zmievskaia ca antrenoare, Baiul a făcut rapid progrese.
Baiul a câștigat medalia de argint la Campionatele Europene din 1993, la Helsinki, clasându-se a doua după Surya Bonaly din Franța. Înainte de Campionatele Mondiale din 1993 de la Praga, s-a prăbușit în panouri, deplasâdu-și discurile din zona dorsală și gât. La momentul respectiv și-a încetat activitatea și a fost consultată de urgență de doctorii de la fața locului. În cele din urmă, doctorii i-au permis să se întoarcă pe gheață. A concurat în patine cu lame îndoite, deoarece era prea târziu pentru a utiliza o nouă pereche. Clasată pe locul al doilea în programul scurt și prima la patinaj în programul lung, a terminat înaintea lui Bonaly și a devenit campioană mondială la vârsta de 15 ani.
În 1994, Baiul a câștigat medalia de argint la Campionatele Europene de la Copenhaga, din nou, clasându-se a doua față de Bonaly. La Jocurile Olimpice de Iarnă 1994, ea a fost clasată a doua față de Nancy Kerrigan, după programul scurt la individual feminin. În timpul unei sesiuni de încâlzire înainte de programul lung, aceasta s-a lovit de nemțoaica Tanja Szewczenko, având ca și consecință o deplasare a zonei dorsale inferioare și o mică tăietură la coapsa dreaptă, care a necesitat trei cusături. I s-au administrat două injecții anestezice în spate și umăr, aprobate de comitetul Olimpic, care i-au permis să concureze în programul lung. Ea a câștigat medalia de aur, Kerrigan plasându-se pe locul al doilea și Chen Lu pe locul al treilea. Baiul a fost anunțată drept câștigătoare după ce Surya Bonaly și Katarina Witt și-au finalizat programul. În plus, pe lângă titlul Olimpic, i s-a acordat și titlul onorific de Maestru al Sportului, de către Ucraina, în 1994.
Pe 8 martie 2009 și din nou pe 14 martie 2010, Baiul și-a făcut apariția la patinoarul Kate Wollman în Prospect Park din Brooklyn, New York, ca parte din spectacolul anual de Crăciun. În prezent, patinatoarea are propria linie de îmbrăcăminte și bijuterii și din 2005 este căsătorită cu managerul ei, Carlo Farina.