Son enfance est marquée à l'âge de neuf ans par la mort de son père. Fils de marin, petit-fils de marin – son grand-père avait commandé l'escadre d'Extrême-Orient et notamment le croiseur Duguay-Trouin dépêché dans le Pacifique en 1896-1897 pour réprimer des soulèvements dans les îles de Raiatea et de Tahaa –
 la famille de Luc-Marie Bayle le destine à la marine.
Il avoue enfant avoir été tenté par la couture et avoir voulu devenir tailleur pour dames "J'aimais infiniment habiller les poupées de ma petite sœur, couper leurs robes, bâtir l'étoffe, soigner les ourlets..."¹ Il pratique très tôt la caricature : ébauches de têtes, silhouettes de divers personnages familiers ou non.Il se lance également "dans des scènes d'abordages épouvantablement sanglantes, des combats navals où volaient têtes et corps coupés en deux ou plus...

Promu officier, il navigue sur différents bâtiments de la Marine nationale, effectue une campagne en Chine sur la canonnière le Balny en 1935, embarque sur l'aviso le Tamurg, puis à son retour, il étudie à l'école des fusiliers marins de Lorient

 en 1935. Il embarque pour l'Afrique à bord de l'aviso d'Entrecasteaux à la recherche de sous-marins ennemis.
 Le 19 juin 1940, il participe à la sortie du cuirassé Jean-Bart des chantiers de Saint-Nazaire, avant l'arrivée des troupes allemandes. À bord, il réalise pour le carré des officiers une aquarelle relatant cet événement, aujourd'hui conservée au Musée national de la Marine
.Il accomplit deux missions vers La Terre-Adélie sur le bâtiment polaire Commandant Charcot en 1949 puis 1950 sous le commandement du capitaine de frégate Max Douguet.
 Il assure à bord les missions multiples de photographe, historiographe et peintre officiel.
 Puis, il travaille au service de presse-information de la Marine de 1944 à 1948 puis de 1952 à 1956.
 De 1950 à 1951, il fait partie d'un groupe d'action anti-sous-marine à Toulon
. De 1959 à 1960, il travaille au Service historique de la Marine.

Il commande la Marine française en Polynésie de 1956 à 1958. Tahiti           Papetee
 En 1975, il est élu à l’académie de Marine.

Très tôt, il manifeste son intérêt pour la préservation et la restauration de navires anciens.
En 1948, alors qu'il travaille au service de presse-information de la Marine, il plaide auprès du chef de cabinet du ministre pour la préservation du vaisseau le Duguay-Trouin, vaisseau capturé par les Anglais lors de la bataille de Trafalgar et dont ils souhaitent se défaire.
Mais sa demande restera lettre morte et le Duguay-Trouin est coulé le 1^er décembre 1949..."

En 1954, Bayle réalise à l'occasion du Salon nautique international de Paris une grande maquette de 150 m de long du porte-avions Clemenceau pour faire comprendre au public la complexité des équipements et de l’électronique en lui permettant de visiter cette reproduction de taille réduite. l'opération est un succès auprès du public parisien
. Après une année au Service Historique, il est directeur du Musée national de la Marine de 1972 à 1980. Il va créer le concept de « port-musée », en particulier dans la citadelle de Port-Louis, près de Lorient.

Il s'intéresse tout particulièrement aux bateaux patrimoniaux comme la Duchesse Élisabeth, trois-mâts allemand attribué en dommage de guerre à la France, rapatrié à Brest en 1946, et rebaptisé Duchesse Anne. Après avoir servi à la Marine nationale, ce voilier sombre dans l'abandon.
Après un premier projet de restauration lié à la création du musée de Port-Louis,
Luc Marie Bayle lance en février 1979 un nouvel un appel à l'aide en faveur de la Duchesse Anne, son état devenant critique. L'avenir du navire paraît incertain, et son envoi à la ferraille ne fait pratiquement plus de doute. C'est finalement Dunkerque (qui jouxte Malo-les-Bains, cité natale de Bayle) qui le récupérera en 1980/81 où il est depuis exposé et visitable.

 en Chine il développe son talent dans cette discipline, mais également à Tahiti, Moorea, Bora-Bora et Mangareva, ainsi que sur les îles moins fréquentées de Saint-Paul, Macquarie, les îles Kerguelen ou encore l'archipel des Balleny.
Il affectionne la technique du dessin aquarellé qui requiert une maîtrise parfaite du dessin qui doit être tracé d'un seul jet à l'encre indélébile. L'aquarelle est ensuite utilisée de façon très diluée dans des tons finement choisis

Outre la rédaction du journal de bord des deux premières expéditions, il signe un ouvrage relatant les mêmes événements sous le titre Le Voyage de la Nouvelle Incomprise. De 1960 à 1972,
Bayle crée avec le peintre de la Marine Hervé Baille une société d’édition (B & B).
En 1962, il réalise un panneau intitulé Jean Bart pour l'appartement Flandres du paquebot France.
En août 1968, il part avec Hervé Baille pour Aden, afin de réaliser des croquis et des aquarelles sur les derniers boutres afin d'éditer un ouvrage sur ce thème.
En 1988, il commence la création d'un quadryptique intitulé Les quatre saisons sur l'Extrême-Orient : Yang Tse Kiang (automne), Japon (printemps), Baie d'Along (été) et Pékin (hiver).l