Bakula s’installe à New York en 1976, où il fait ses débuts à Broadway en jouant la légende du baseball Joe DiMaggio dans Marilyn : An American Fable, et apparaît dans la production Off-Broadway bien accueillie Three Guys Naked from the Waist Down ; il apparaîtra plus tard dans sa production au Pasadena Playhouse. Le succès de Three Guys Off-Broadway lui attire l’attention, et lorsque son spectacle suivant, la comédie musicale Nightclub Confidential, qui mettait en vedette sa femme Krista Neumann, passe à Los Angeles, il s’y installe à l’insistance de son agent californien, Maggie Henderson, et de son agent new-yorkais, Jerry Hogan. Comme Bakula s’en souvient en 2000 :
J’ai appelé et j’ai dit que j’avais une série, je vais être là-bas, je sors en janvier. Donc ça va marcher parce que c’est le moment de la saison des pilotes et je vais faire quelque chose pour que les gens puissent venir me voir. … Et puis, par coïncidence, j’avais fait un film Disney Sunday Night ABC qui allait sortir au cours de l’hiver. C’était le moment d’y aller. Je suis venu ici le jour de l’an, en 1986. Le spectacle que j’ai fait s’est avéré être un grand succès ici. Cela m’a valu beaucoup d’attention ici et j’ai sauté sur la sitcom télévisée Designing Women au début et j’ai pu faire ce pilote… et les choses ont en quelque sorte décollé.
Il a été distribué dans deux séries de courte durée : Gung Ho et Eisenhower & Lutz. Pendant une grève des scénaristes à Hollywood, il est retourné à New York pour jouer dans Romance/Romance, puis a décroché par la suite le rôle principal face à son coéquipier Dean Stockwell dans la série télévisée de science-fiction Quantum Leap (1989-1993). Bakula jouait le rôle du Dr Sam Beckett, voyageur dans le temps, qui était piégé par un dysfonctionnement de sa machine à remonter le temps pour corriger les choses qui avaient mal tourné dans le passé. Sa performance dans cette série lui a valu un Golden Globe Award (ainsi que trois nominations) et quatre nominations aux Emmy Awards pour le meilleur acteur, ainsi que cinq Viewers for Quality Television Awards consécutifs pour le meilleur acteur dans une série dramatique de qualité.
En 1995, Bakula est apparu en couverture de Playgirl. Il a prêté sa voix à Danny Cat dans le film d’animation Cats Don’t Dance (1997), chantant dans un numéro avec Natalie Cole. Il a joué le rôle du lanceur vétéran vieillissant Gus Cantrell dans Major League : Back to the Minors (1998), le dernier film de la trilogie Major League. Il a également joué Jim Olmeyer, le partenaire de même sexe du Jim Berkley de Sam Robards, dans le film American Beauty (1999).
Bakula a joué Jonathan Archer, le capitaine du premier vaisseau interstellaire à longue portée de la Terre, dans Star Trek : Enterprise de 2001 à 2005. En 2006, il a repris le rôle d’Archer pour les jeux vidéo Star Trek : Legacy sur PC et Xbox 360 en tant que voix off.
Bakula a joué dans la comédie musicale Shenandoah, une pièce qui lui a également offert son premier rôle théâtral professionnel en 1976, au Ford’s Theatre, en 2006. On entend Bakula chanter « Pig Island » sur le CD pour enfants de Sandra Boynton, Philadelphia Chickens, qui est étiqueté comme étant « Pour tous les âges, sauf 43 ans ». Scott Bakula a déclaré qu’il pourrait jouer le rôle de Sam dans un film Quantum Leap, comme l’indique le magazine TV Guide, aux côtés de Dean Stockwell. Lors du Comic Con 2010, il a annoncé qu’un scénario était en cours d’élaboration et que, bien qu’il soit présent dans le film, il n’aurait pas le rôle principal.
Bakula a interprété diverses chansons de sa carrière pour un spectacle d’un soir seulement intitulé An Evening with Scott Bakula au Sidney Harman Hall le 18 janvier 2008, au profit de la restauration de l’historique Ford’s Theater. Bakula a fait trois apparitions en 2008. Il a joué le rôle de l’avocat Jack Ross dans un épisode de Boston Legal, « Glow in the Dark », qui a été diffusé le 12 février 2008 sur la chaîne ABC. Du 4 mars au 20 avril, il a joué le rôle de Tony Hunter dans la première mondiale de Dancing in the Dark au Old Globe de San Diego, en Californie. Dancing in the Dark est basé sur le film The Band Wagon (1953), qui mettait en vedette Fred Astaire et Cyd Charisse. Bakula est apparu en tant que personnage Chris Fulbright dans la série de cinq épisodes de la comédie à sketches de Tracey Ullman State of the Union sur Showtime.
Bakula aux Saturn Awards, 2012
Bakula est apparu dans le film de comédie noire The Informant ! (2009) dans le rôle de Brian Shepard, un agent du FBI travaillant avec le personnage titre Mark Whitacre, (joué par Matt Damon). En avril 2009, il a commencé à jouer un rôle récurrent dans la série télévisée Chuck dans le rôle de Stephen J. Bartowski, le père perdu de vue du personnage éponyme. Du 31 juillet au 2 août 2009, il a joué le rôle de Nathan Detroit dans trois représentations de Guys and Dolls au Hollywood Bowl. À partir de décembre 2009, Bakula a commencé à apparaître dans le rôle de Terry, l’un des trois personnages principaux, avec Ray Romano (Joe) et Andre Braugher (Owen), dans la comédie dramatique d’une heure de TNT, Men of a Certain Age.
En 2011, Bakula a fait un caméo vocal dans le film Source Code, comme un léger clin d’œil à son personnage dans Quantum Leap, avec sa phrase d’accroche » Oh, boy….En 2011, Bakula a fait un caméo dans le film Source Code, un léger clin d’œil à son personnage dans Quantum Leap, avec sa phrase d’accroche « Oh, mon gars », et il est apparu dans le long métrage documentaire The Captains, écrit et réalisé par William Shatner. Dans le film, Shatner interviewe Bakula dans son ranch en Californie, où les deux hommes montent à cheval et discutent des pièges qui accompagnent une carrière à la télévision.
En septembre 2011, Bakula a joué dans Terrible Advice de Saul Rubinek à la Menier Chocolate Factory. D’avril à mai 2012, il a fait une apparition dans les cinq derniers épisodes de Desperate Housewives en tant qu’avocat de la défense pénale et troisième mari de Bree Van de Kamp. En avril 2013, il a fait une apparition dans Two and a Half Men dans le rôle d’un concessionnaire automobile. En août 2013, il a été annoncé que Bakula aurait un rôle récurrent dans la première saison de la nouvelle série de HBO, Looking. Il est également apparu dans le film Geography Club (2013).
En février 2014, Bakula a été choisi pour jouer le rôle principal dans un pilote backdoor pour l’actuelle série dérivée de NCIS, NCIS : New Orleans, qui a commencé comme un épisode en deux parties de sa série mère lors de la saison de printemps 2014. La troisième saison de NCIS : New Orleans a été diffusée pour la première fois le 20 septembre 2016.
En 2016, Bakula est apparu en tant que juge invité dans l’émission HGTV Brothers Take New Orleans avec les animateurs de Property Brothers, Jonathan et Drew Scott.
Il a fait une apparition camée dans le début de la saison 12 de It’s Always Sunny in Philadelphia en tant que lui-même.