Тьемуэ Бакайоко родился 17 августа 1994 в Париже и начал свой путь в футболе в возрасте 5 лет, прежде чем поступить в академию «Ренна» в 13 лет. Французский полузащитник выделялся своей игрой и совершил профессиональный дебют за «Ренн» в матче чемпионата против «Эвиана».

В июле 2014 «Монако» потратил на его приобретение 8.000.000 евро. Переход в состав монегасков оказался определяющим в его карьере. Бакайоко стал одним из ключевых игроков команды, завоевавшей чемпионат Франции сезона 2016-17. Параллельно в том же сезоне он максимально содействовал великолепной кампании в Лиге чемпионов, где «Монако» дошел до полуфинала. Всего за монегасков полузащитник провел 92 поединка, забил 5 голов и отдал один результативный пас.

Летом 2017 «Челси» выложил за него 40.000.000 фунтов и на тот момент это был второй самый дорогой трансфер в истории клуба. В составе «синих» Бакайоко насчитал 43 матча, 3 гола, 3 голевых и один Кубок Англии.

Из «Челси» он был арендован в «Милан» на сезон 2018-19, в котором игрок принял участие в 42 матчах, забил один гол и один раз ассистировал. В 2019-20 он вернулся в «Монако», записав в актив 23 матча, один гол и 2 результативных паса. На следующий сезон его арендовали в «Наполи», где в 44 поединках Бакайоко отметился двумя голами и двумя голевыми передачами.

В сезоне 2021-22 он снова вернулся в «Милан» на правах аренды. Сыграл 18 матчей и выиграл чемпионат Италии.

В минувшем сезоне Бакайоко выступал за французский «Лорьян», имея у себя в активе 21 поединок, 2 гола и один результативный пас.

На международном уровне Бакайоко один раз надевал футболку сборной Франции в 2017, пройдя перед этим через все юношеский и молодежные сборные своей страны.