Issu d'une famille de musiciens, Serge Baudo fait ses études au Conservatoire National Supérieur de Musique de Paris où après avoir obtenu une médaille en piano, il reçoit les prix d'harmonie, de percussion et de direction d'orchestre.

    A l'âge de vingt-deux ans, il entre à l'Orchestre de l'Opéra de Pans comme percussionniste et pianiste. Parallèlement, il compose des musiques de films. Il rencontre Joseph Kosma, assure l'orchestration de certaines de ses œuvres, puis travaille avec Maurice Jarre et collabore avec Louis Malle. En 1959, il embrasse définitivement la carrière de chef d'orchestre en étant nommé à la tête de l'Orchestre de la Radio de Nice. En 1962, Herbert von Karajan l'invite à venir diriger Pelléas et Mélisande à la Scala ainsi que plusieurs concerts à Berlin. Nommé chef permanent à l'Opéra de Paris en 1962, puis de l'Orchestre de Paris lors de sa fondation en 1967, aux côtés de Charles Munch, Serge Baudo est nommé directeur musical de l'Orchestre National de Lyon. De 1970 à 1988, il portera cette phalange à son plus haut niveau artistique. De nombreux enregistrements voient le jour. L'un d'eux, dédié à Ravel, sera couronné par un Disque d'Or et celui de Pelléas et Mélisande par un Grand Prix du Disque lyrique. Des tournées en Chine, au Japon, en Corée, Tchécoslovaquie, Allemagne, Suisse, Canada et aux Etats-Unis concourent à étendre la réputation de l'Orchestre, de son chef et de leur talent incomparable dans l'interprétation de la musique française.

    En 1979, Serge Baudo crée le Festival Berlioz à Lyon, donnant ainsi un véritable élan à la connaissance de l'œuvre intégrale du compositeur, surtout prisé à l'extérieur de son pays natal. Il réalise en 1987 une intégrale des Troyens (Berlioz) qui fera date. En tant que chef invité, Serge Baudo a dirigé les plus grandes formations l'Orchestre Philharmonique de Berlin, le RIAS Kammerchor Berlin, le Berliner Sinfoniker, les orchestres du Metropolitan Opera de New York et de l'Opéra de Vienne, celui du Concertgebouw d'Amsterdam, l'Orchestre Yomiuri et celui de la NHK au Japon, les Wiener Symphoniker, l'Orchestre de la Suisse Romande et celui de l'Opéra National de Pans, l'Orchestre du Teatro Colon à Bueno Aires. Il a fait ses débuts à Prague avec l'Orchestre Symphonique de Prague. Puis une longue et fructueuse collaboration avec les autres formations, dont la Philharmonie Tchèque, attache Serge Baudo à la République Tchèque et à ses artistes.

    Plusieurs compositeurs du XXe siècle lui ont confié leurs créations : Henri Dutilleux, Olivier Messiaen pour la première mondiale de Et Expecto Resurrectionem Mortuorum à la Cathédrale de Chartres et de La Transfiguration de notre Seigneur Jésus-Christ à Lisbonne et à la BBC/Londres, Henri Tomasi, Darius Milhaud, Marius Constant. Daniel Lesur et Marcel Mihailovici et aujourd'hui Karel Husa dont Serge Baudo a créé récemment le Concerto pour orchestre.

    Il est invité, en 2007, à venir diriger l'Orchestre de Paris, conjointement avec Seiji Ozawa, Christoph Von Dohnanyi et Christophe Eschenbach afin de fêter les quarante ans de cette formation.

    Entre 2001 et 2006, Baudo a été directeur musical de l'Orchestre symphonique de Prague FOK, dont il est aujourd'hui directeur artistique d'honneur. Avec un autre orchestre renommé de Prague, la Philharmonie tchèque, il a notamment enregistré l'intégrale des symphonies et l'oratorio Jeanne au Bûcher d'Arthur Honegger, remportant un grand succès international, ainsi que le Roi David et des œuvres de Maurice Ravel Claude Debussy, Arnold Schoenberg,  Josef Pálenícek etc....
 
    A l’opéra de Toulon, en 2011, il dirige les Dialogues des Carmélites de Francis Poulenc.

    Il a récemment conduit le Philharmonic de Radio Stuttgart ainsi que le Philharmonic de Saint Petersburg et L'Orchestre Radio Philarmonic de Hilversumm, l’Orchestre National de Lyon et Pélléas et Mélissande à l’Opéra de Toulon.

    Serge Baudo est officier de la Légion d’honneur, Officier de l’Ordre du Mérite, Officier des Arts et Lettres et enfin Citoyen d’honneur de la ville de Prague.