Während seiner Lehre als Dekorationsmaler besucht Willi Baumeister vorerst Abendkurse an der Kunstakademie in Stuttgart. In den Jahren 1909 bis 1912 gehört Baumeister zur Kompositionsklasse Adolf Hölzels und hat erste Kontakte zu dem späteren Bauhausmaler Oskar Schlemmer, mit dem ihn eine lebenslange Freundschaft verbindet. Seine ersten "Mauerbilder", Bildtafeln entstehen 1919/20, die durch das Hinzufügen von Sand und Kitt mauerähnlich reliefiert und mit kubistischem Formengut gestaltet werden. Diese Werke bringen Baumeister den internationalen künstlerischen Durchbruch.
1928 wird der Künstler Baumeister von der Frankfurter Städelschule als Leiter der Klasse für Gebrauchsgraphik, Typographie und Stoffdruck berufen. Zwei Jahre später schließt er sich dem "Cercle Carré" an und 1931 wird er Mitglied der Künstlergruppe "Abstraction-Création".
In der Zeit des Nationalsozialismus als "entartet" verfemt, kann Willi Baumeister künstlerisch in der Öffentlichkeit nur selten in Erscheinung treten. Daher richtet er sein Augenmerk vor allem auf prähistorische und orientalische Studien, die den wesentlichen Motivfundus seiner "Eidos"-Bilder und "Ideogramme" bilden.
Willi Baumeister schreibt während des Krieges das Buch "Das Unbekannte in der Kunst", das im Jahr 1947 erstmals veröffentlicht wird. Nach dem Krieg tritt er seine Lehrtätigkeit an der Kunstakademie in Stuttgart wieder an.
Willi Baumeister zählt durch sein umfassendes Oeuvre und seine grundlegenden kunsttheoretischen Schriften zu den wichtigsten deutschen Künstlern der Moderne. Sein in viele Werkgruppen gegliedertes Oeuvre, anfänglich noch dem Gegenständlichen verhaftet, findet immer abstrakter werdende Formensprachen.