W 1912 r. Carl Duisberg został dyrektorem generalnym przedsiębiorstwa i rozpoczął proces jego ekspansji rynkowej, której uwieńczeniem było powstanie w 1925 koncernu chemicznego pod nazwą IG Farben. Duisberg został prezesem IG Farben, a Bayer AG stało się częścią kartelu, któremu kres położyło dopiero zajęcie Niemiec przez aliantów w 1945 r. W trakcie II wojny światowej Bayer jako część IG Farben uczestniczył w zbrodniach wojennych, m.in. przez wykorzystywanie pracy przymusowej więźniów osadzonych w obozie koncentracyjnym Mauthausen-Gusen (do którego w znacznej części trafiała polska elita eliminowana w ramach Intelligenzaktion).
W 1951 r. Bayer znowu zaczął funkcjonować jako samodzielny podmiot pod firmą Farbenfabriken Bayer Aktiengesellschaft (obecnie znana nazwa Bayer AG została przyjęta w 1972).
Od 1956 do 1964 r. przewodniczący rady nadzorczej spółki był Fritz ter Meer, niemiecki zbrodniarz nazistowski, skazany w jednym z procesów norymberskich na siedem lat więzienia za zbrodnie popełnione w czasie, gdy był jednym z wysokich rangą urzędników IG FarbenWollheim Memorial ..
Jak donosi "The New York Times" są dowody na to, że amerykański oddział firmy Bayer sprzedawał w latach 80.