История «Байера» из Леверкузена началась не на футбольном поле, а на территории завода. Клуб был основан 1 июля 1904 года в Леверкузене как гимнастическое общество для работников фармацевтической компании Bayer, отсюда и его прозвище «Die Werkself» — «заводская одиннадцатка». Футбольная секция появилась в 1907 году, и с тех пор клуб сохраняет тесные связи с компанией: Bayer AG по сей день остаётся его владельцем, что является исключением из действующего в немецком футболе правила «50+1».
С 1958 года «Байер» проводит домашние матчи на стадионе, известном сегодня как «БайАрена», изначально носившем имя Ульриха Хаберланда в честь бывшего председателя правления Bayer AG. После масштабной реконструкции арена сменила название в 1998 году, а её нынешняя вместимость составляет 30 210 зрителей.
Десятилетиями клуб считался вечным неудачником крупных турниров, что принесло ему ироничное прозвище «Neverkusen» после серии болезненных поражений на пороге успеха — в том числе в финале Лиги чемпионов 2002 года, когда команда с Михаэлем Баллаком и Лусио в составе уступила мадридскому «Реалу» со счётом 1:2 после легендарного удара Зинедина Зидана с лёта. Ранее, в 1988 году, «Байер» завоевал свой первый международный трофей, выиграв Кубок УЕФА.
Однако самая яркая страница в истории клуба была написана в выдающемся сезоне 2023/24, когда команда под руководством Хаби Алонсо впервые в своей истории стала чемпионом Германии, завершив весь чемпионат Бундеслиги без единого поражения — впервые в истории турнира. В том же сезоне «Байер 04» выиграл Кубок Германии, оформив первый в своей истории внутренний дубль, а также дошёл до финала Лиги Европы, где уступил «Аталанте». Ключевую роль в этом незабываемом сезоне сыграли Флориан Вирц, Виктор Бонифаче, Гранит Джака и Джереми Фримпонг, пополнившие ряды прежних легенд клуба — Баллака, Лусио, Зе Роберто, Бернда Шнайдера и Руди Фёллера — среди величайших фигур в истории «заводской команды».
Философия «Байера 04» из Леверкузена строится на сочетании продвинутого скаутинга, последовательного развития молодёжи и привлекательного атакующего футбола, что из года в год позволяет клубу конкурировать с ведущими командами Европы, несмотря на значительно более скромный бюджет по сравнению с грандами континента.