Começa a carreira como cantor, mas logo passa a violinista e organista na Igreja de Arnstadt e, depois, na corte. Casa com a prima, Maria Barbara Bach (1684-1720). De 1717 a 1723 dirige a orquestra do príncipe de Cöthen. Como o nobre é calvinista, a música ocupa lugar discreto nos cultos, e Bach tem liberdade de compor e tocar trabalhos seculares.
Dá recitais e cria diversas obras, incluindo Concertos de Brandenburgo (1721) e o primeiro livro deO Cravo Bem Temperado (1722). Fica viúvo em 1720, com quatro crianças. No ano seguinte, casa-se com a cantora Anna Magdalena Wilken (1701-1760), para quem escreve uma coleção de peças para teclado. Em 1723, luterano devoto, aceita uma posição mais baixa que aquela que exerce, a de organista da Igreja de São Tomás, em Leipzig, onde vive até morrer.
Compõe o melhor de seu trabalho nesse período, como Paixão de São Mateus (1727 ou 1729). É um dos pioneiros no uso do temperamento, afinação do teclado que permite tocar em mais de uma tonalidade sem reafinar o instrumento.