Nel 1931 si trasferì negli Stati Uniti, ed entrò a far parte del personale di Monte Wilson e, successivamente, di Monte Palomar.

Negli anni della seconda guerra mondiale (1942), beneficiando delle condizioni di eccezionale seeing dovute all'oscuramento di Los Angeles, ed impiegando delle speciali lastre fotografiche, scoprì le differenze tra la popolazione stellare delle regioni centrali di M31 e quella delle regioni periferiche (popolazione II e popolazione I), nonché delle variabili RR Lyrae contrapposte alle cefeidi classiche; queste scoperte portarono ad una generale revisione (1952) delle distanze extragalattiche nel senso di un aumento delle dimensioni dell'universo conosciuto di oltre il doppio.

Nel 1948 scoprì un altro asteroide, Icarus.

Altre sue scoperte sono il jet  in M87 (1956) e la quasi totale polarizzazione dell'emissione della Crab nebula, che conduce all'identificazione del meccanismo della radiazione di sincrotrone. Insieme a  Rudolph Minkowski, Baade identificò le controparti ottiche delle radiosorgenti  Cygnus A, Virgo A (M87), Perseus A (NGC1275), e Centaurus A (NGC5128). Inoltre, identificò la Crab Nebula quale residuo della Supernova  del 1054.

Muore nel 1960