Konservatuvarda öğrenciyken TRT Ankara Radyosu'nda çocuk saati ve radyo tiyatrosunda programlar yaptı. 1975 yılında Ankara Radyo Televizyon'ndaki eğitimini tamamladı, ardından 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 yapmıştır. Tiyatro sanatçısı Oya İnci'nin kardeşidir. Derya Baykal, Rita adlı oyundaki rolüyle "Sanat Kurumu Yılın Kadın Oyuncusu" seçildi. Televizyonda, Adile Naşit'ten sonra "Masalcı Abla" olarak çalıştı. TV sunuculuğu ve seslendirme çalışmaları yaptı. Televizyon dizilerinde 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 çalıştı; 1983 yılında Ankara Sanat Tiyatrosu'nda Bir Şehnaz Oyun adlı oyunda rol aldı.
1986 yılında 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 yılında Ferhan Şensoy'un yazdığı 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 yılında Ortaoyuncular'da Haldun Taner Kabare adlı oyunu sahneye koydu. Eşi Ferhan Şensoy ile ayrılmaya karar verince Ortaoyuncular'dan da ayrıldı. Daha sonra televizyonculuğa yönelen Baykal, el işleri hakkında yaptığı televizyon programı ile tanındı.
