Родился 25 ноября 1983 года в Конотопе, Украина. Рост 182 см, вес 95 кг.

Отец Дениса – кадровый военный – в то время проходил службу на Украине.

Баев – воспитанник московского ЦСКА. Свою хоккейную карьеру Денис начал в 17 лет в ЦСКА-2.

Отыграв сезон 2000/01 за вторую армейскую команду, перебрался в подмосковный «Витязь», где провел 5 лет. В 2006 году Баев перешёл в челябинский «Трактор». Спустя 2 года сменил клуб, став игроком московского «Спартака». Перед началом сезона 2010/11 Денис вновь вернулся в «Трактор», однако 17 октября 2010 года в результате обмена на Александра Шинина Баев стал игроком череповецкой «Северстали».

В регулярном чемпионате КХЛ в сезоне 2010/11 защитник провел 40 матчей и набрал 1 (0+1) очко.

В плей-офф Кубка Гагарина-2011 в активе Баева 3 матча.