Ankara'da doğdu. Konservatuvarda öğrenciyken Ankara Radyosu'nda çocuk saati ve radyo tiyatrosunda programlar yaptı. 1975 yılnda Ankara Devlet Konservatuarı'ndaki eğitimini tamamldı, Ankara Devlet Tiyatrosu'na girdi. Ertesi yıl Levent Baykal ile evlendi ve bu evlilikten oğlu Mert baykal doğdu.
Derya Baykal, Devlet Tiyatrosu'nda yaklaşık 10 yıl görev yaptı. Rita adlı oyundaki rolüyle Sanat Kurumu Yılın Kadın Oyuncusu seçildi.
Televizyonda, Adile Naşit'ten sonra 'Masalcı Abla' olarak çalıştı. TV sunuculuğu, dublaj yaptı. Birçok TV dizisinde yer aldı. Bu çalışmalarından ötürü, yılın seslendirme sanatçısı, yılın sunucusu, yılın en iyi dublaj sanatçısı olarak değişik ödüller aldı.
Spiker Orhan Ertanhan ile ikinci bir evlilik yapan Derya Baykal, devlet tiyatrosundan ayrılarak özel tiyatrolarda başladı; 1983 yılında Ankara Sanat Tiyatrosu'nda Bir Şehnaz Oyun adlı oyunda rol aldı.
1986'da Muzır Müzikal oyunu ile Ortaoyuncular'a katıldı. Uzun yıllar Ortaoyuncular'la çalıştı. 1988'de Ferhan Şensoy ile evlendi. Bu evlilikten Müjgan Ferhan ve Neriman Derya adlı iki kızı oldu. 1994'te tek kişilik Şu Gogol Delisi adlı oyundaki rolü ile Avni Dilligil En İyi Kadın Oyuncu ödülünü aldı. 1995'te Fransız televizyonunda Ester ve Sarah adlı bir filmde rol aldı. 1997'de Ortaoyuncular'da Haldun Taner Kabare adlı oyunu sahneye koydu. Eşi Ferhan Şensoy ile ayrılmaya karar verince Ortaoyuncular'dan ayrıldı.
Ortaoyuncular'dan ayrılıktan sonra televizyonculuğa yönelen Baykal, el-işleri hakkında yaptığı televizyon programı ile tanındı.