Deniz Baykal, 20 Temmuz 1938 tarihinde Antalya'da dünyaya geldi. Eğitim hayatını Antalya Atatürk Ortaokulu'ndan, Antalya Lisesi'nden ve Ankara Üniversitesi Hukuk Fakültesi'nden mezun olarak tamamladı. Ardından 1960 yılında Ankara Üniversitesi Siyasal Bilgiler Fakültesi'nde asistan olarak girdi.
1963 yılında doktora çalışmalarını tamamladıktan sonra 2 yıl Rockefeller Foundation bursuyla Amerika Birleşik Devletleri'nde Columbia Üniversitesi ve Berkeley Üniversitesi'nde çalışmalarını sürdürdü.
1965 yılındaki genel seçimlerde CHP'nin yenilgisine ilişkin yaptığı analizle CHP yönetiminin dikkatini çekti ve Doçent olduğu 1968 yılında CHP'ye girerek siyasete atıldı. 14 Ekim 1973 tarihindeki genel seçimlerde 185 milletvekili kazanarak birinci olan CHP'den Antalya milletvekili olarak seçildi.
1974 yılında Bülent Ecevit başbakanlığında kurulan CHP-MSP koalisyon hükümetinde Maliye Bakanı olarak görev yaptı. 1978 yılında kurulan 3. Ecevit hükümetinde de Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanı olarak görev yapan Baykal, bu dönemde CHP parti meclisi ve merkez yürütme kurulu, genel sekreter yardımcılığı görevlerinde bulundu.
12 Eylül 1980 tarihinde gerçekleşen askeri darbenin ardından bir süre Ankara'da Ordu Dil Okulu'nda gözetim altında tutuldu.1982 Anayasası ile 5 yıl süreli olarak siyasi yasak getirilen politikacılar arasında yer alan Baykral, 1983'te siyasi partilerin kurulmasına izin verilmesinden sonra "yasaklı olmalarına rağmen faaliyetlerini sürdürdüğü" gerekçesiyle bir grup önde gelen CHP'li ve AP'li politikacıyla birlikte 2. kez gözetim altına alındı.
1988'in Haziran ayında SHP genel sekreterlik görevine başladı ancak 10 Eylül 1990'da bu görevinden istifa etti. Deniz Baykal, Antalya milletvekili olarak Türkiye Avrupa Birliği Karma Parlamentolararası Komitesi eşbaşkanlığını yürüttü. Avrupa Konseyi Parlementerler Meclisi üyeliğine seçildi. TBMM Dışişleri Komisyon üyeliğinde bulundu. Temmuz 1992'de kapatılan siyasi partilerin açılmasına izin veren yasanın sağladığı imkânla 9 Eylül 1992 tarihinde toplanan CHP Kurultayında Genel Başkanlığa seçildi. 54 yaşında genel başkan oldu.
18 Şubat 1995 tarihinde CHP ve SHP'nin birleşmesiyle 9 Eylül 1995 tarihinde birleşmeden sonra yapılan CHP Olağan Kurultayı'nda genel başkanlık görevine seçildi. 30 Ekim 1995 tarihinde kurulan DYP-CHP koalisyon hükümetinde Başbakan Yardımcılığı ve Dışişleri Bakanlığı görevlerini üstlendi.
24 Aralık 1995 milletvekili genel seçimlerinde yeniden Antalya milletvekili seçildi. 23 Mayıs 1998 tarihinde gerçekleştirilen CHP 27. Olağan Kurultayı'nda 3. kez genel başkanlığa seçildi. 18 Nisan 1999 seçimlerinde CHP ve Deniz Baykal, ilk kez seçim sonuçlarıyla meclis dışında kaldılar.
22 Nisan 1999 tarihinde, alınan seçim sonuçları nedeniyle Deniz Baykal, görevinden istifa etti ancak 30 Eylül 2000 tarihindeki kurultayda yeniden seçildi.
3 Kasım 2002 tarihindeki Türkiye genel seçimlerinde CHP'nin TBMM'ye yeniden girmesiyle Antalya milletvekili olarak seçilen Baykal, 22.Dönem TBMM'de Ana muhalefet partisi genel başkanı olarak görev yaptı.
29 Ocak 2005 tarihindeki CHP Olağanüstü Kurultayı'nda rakibi Mustafa Sarıgül'den daha fazla oy alan Baykal, genel başkanlık görevine devam etti ve koltuğunu korudu. 19-20 Kasım'da toplanan 31. Olağan Kurultayda 1158 oyun tamamını alarak tekrar genel başkanlığa seçildi.
2007 seçimlerinden önce CHP'nin de içinde bulunduğu sol ittifakı, 22 Temmuz 2007'de yapılan Genel Seçimleri'nde %20,8 oy aldı. Deniz Baykal 26 Nisan 2008'de yapılan CHP 32. Olağan Kurultayı'nda 1231 delegeden 1021'inin oyunu alarak tekrar genel başkan seçildi.
Deniz Baykal, 10 Mayıs 2010 tarihinde kendisine kurulan kaset kumpasının ardından genel başkanlık görevinden istifa ettiğini açıkladı.
Deniz Baykal, 16 Ekim 2017 tarihinde gece yarısı yüksek ateş nedeniyle hastaneye kaldırıldı. Yoğun bakım servisinde tedavi altına alınan Deniz Baykal, 17 Ekim 2017 tarihinde beyin tomografisinde ödem ve kanama artışı izlenmesi üzerine ameliyata alındı ve gün içerisinde iki kere daha ameliyat oldu. Buradaki 51 günlük tedavi sürecinin ardından, Almanya'da da yaklaşık 2,5 ay fizik tedavi gördü.
20 Mart 2018 tarihinde Türkiye'ye dönen Baykal'ın tedavisi devam etti. 2018 Genel Seçimleri öncesinde, CHP Genel Başkanı Kemal Kılıçdaroğlu, tedavisi Gülhane Eğitim ve Araştırma Hastanesi'nde süren Baykal'ı ziyaret ederek Antalya'dan birinci sıradan adaylık teklif etti.
24 Haziran 2018 seçiminde Antalya milletvekili olarak seçilen Baykal, sağlık sorunları nedeniyle ancak 21 Şubat 2019'da Meclis'te yemin edebildi. Deniz Baykal'ın en yaşlı üye olmasına rağmen sağlık sorunları gerekçesiyle özür beyan etmesi üzerine ikinci en yaşlı üye olarak Durmuş Yılmaz, meclisin geçici başkanığu oldu.
Ermeni Soykırımı’na ilişkin “Perinçek-İsviçre” davasında Avrupa İnsan Hakları Mahkemesi'nde(AİHM) Doğu Perinçek'i mahkemede izledi.
Yaklaşık iki buçuk saat süren duruşmayı İstanbul milletvekili ve eski AB bakanı Egemen Bağış, CHP eski Genel Başkanı ve Antalya milletvekili Deniz Baykal, CHP Genel Başkan Yardımcısı Haluk Koç da izlemişti.
CHP Genel Başkanı Kemal Kılıçdaroğlu, eski CHP Genel Başkanı ve Antalya Milletvekili Deniz Baykal'ın vefat ettiğini açıkladı.
Kılıçdaroğlu, sosyal medya hesabından yaptığı açıklamada şu ifadeleri kullandı:
"Genel Başkanımız, Türkiye ve Cumhuriyet Halk Partimizin sevdalısı, Antalya milletvekilimiz, kıymetli büyüğümüz Sayın Deniz Baykal'ın vefatını büyük bir üzüntü ile öğrendim. Bize mücadelelerle dolu bir hayat öyküsünü miras bıraktı. Milletimizin başı sağ olsun."
''Salı günü Antalya'da defnetmeyi planlıyoruz''
84 yaşında vefat eden Baykal'ın kızı Aslı Baykal açıklama yaptı.
Aslı Baykal, "Babam bu sabah evinde uykusunda vefat etti. Cenazeyi salı günü Antalya'da defnetmeyi planlıyoruz" bilgisini verdi.
Taziyeleri Ankara'daki evlerinde öğleden sonra kabul edeceklerini ifade eden Aslı Baykal, "Hepimizin başı sağ olsun" dedi.