בשנת 1700 החל בלימודי המוזיקה בבית הספר היוקרתי מיכאל הקדוש, בעיר לינבורג, והשתכר למחייתו מזמרה במקהלת הכנסייה הצמודה עד שהתחלף קולו. לצד השירה המשיך להתאמן בנגינת עוגב, כינור וצ'מבלו. בנוסף ללימודיו המוזיקליים, רכש באך השכלה מקיפה (תאולוגיה, היסטוריה, פיזיקה וכו'), וכנראה למד גם איטלקית וצרפתית. השהות בלינבורג נמשכה 3 שנים ובזכותה זכה באך להכיר את מגוון התרבות האירופית, מה שלא היה אפשרי בשבילו בעיר מולדתו. בית הספר היוקרתי אפשר לו להכיר בני אצולה מצפון גרמניה. הוא ניהל קשר משמעותי עם נגני העוגב בעיר, במיוחד עם המלחין גאורג בהם, נגן עוגב בכנסיית יוחנן המטביל, ואף פגש נגני עוגב מהמבורג הסמוכה, שהייתה אחת הערים הגדולות בצפון אירופה. קשרים אלו הקנו לו גישה לכלים הטובים ביותר שהזדמנו לו עד אז. סביר להניח שאז גם למד להכיר את אסכולות העוגב הגרמניות, את כתביהם (המוזיקליים והתאורטיים) של מוזיקאים אלו, ובמיוחד את עבודתו של דיטריך בוקסטהודה. עם כל אלה, התפתח בלינבורג לעוגבאי ברמה גבוהה.
תחילת הקריירה המוזיקלית.
עם סיום לימודיו, בינואר 1703, הועסק באך כמוזיקאי חצר בקאפלה של הדוכס יוהאן ארנסט בוויימאר, עיר גדולה בתורינגיה. נראה שמשרתו שם לא הייתה מוזיקלית ביותר, אך המוניטין שלו כנגן מקלדת נודעו בכל זאת ברבים. הוא הוזמן לחנוך את העוגב החדש בכנסיית בוניפציוס הקדוש ("הכנסייה החדשה") בארנשטאדט, העיר העתיקה ביותר בתורינגיה עמה קיימה משפחת באך קשר קרוב. בכירי הכנסייה התרשמו מנגינתו, והוא זכה במשרת נגן העוגב שלה. הייתה זו משרה קלה יחסית ונדיבת שכר, ולרשותו עמד עוגב חדיש בעל מערכת מודרנית, המאפשרת שימוש בסולמות רבים. כך פנה באך להלחנה רצינית של פרלודים לעוגב במסורת הצפון גרמנית: וירטואוזיים ואלתוריים. כבר אז ניכרה בפרלודים שכתב שליטה בפיתוח מוטיבי ועם זאת עדיין לא בשלו יכולותיו בארגון בקנה מידה רחב ובקונטרפונקט.
באוקטובר 1705 ניתנה לו חופשה בת חודש, אותה ניצל לעריכת מסע רגלי בן כ-400 קילומטרים לליבק שבצפון גרמניה, כדי להאזין לדיטריך בוקסטהודה, מלחין ונגן עוגב מפורסם. באך האריך לשהות בעיר שלושה חודשים, דבר המעיד על השפעתו הגדולה ורבת הערך של בוקסטהודה. נראה שבאך ראה בו דמות-אב לעוגבנים הגרמנים, וסגנונו היווה יסוד ליצירותיו המוקדמות. באך חזר לארנשטאדט רק בפברואר 1706, לאחר שהתפטר בשל חילוקי דעות בינו לבין בכירי הכנסייה לגבי צורת נגינתו ורמת הזמרים במקהלה.
נראה שבאך הבין שעליו לברוח מחיק המשפחה על מנת לקדם את הקריירה שלו, ולכן קיבל עליו ב-1707 משרה רווחית יותר כנגן העוגב בכנסיית דיווי בלאסי (Divi Blasii) במילהאוזן, עיר צפונית גדולה וחשובה. ארבעה חודשים לאחר הגעתו נשא באך לאישה את דודניתו מדרגה שנייה, מריה ברברה באך מארנשטאדט. עיריית מילהאוזן והכנסייה שלה היו בוודאי גאות במנהל המוזיקלי החדש שלהן. ראשי העיר והכנסייה ששו לממש את תוכניתו לחידוש העוגב בכנסייה, ומרוב התלהבותם מהקנטטה החגיגית, BWV 71, שכתב לכבוד חנוכת המועצה החדשה ב-1708, שילמו לו ביד נדיבה על פרסומה. הם רצו לשלם לו גם כדי שינצח עליה בעתיד, אך בינתיים הוצעה לו משרה מפתה יותר.
ויימאר.
ב-1708, לאחר פחות משנה במילהאוזן, חזר באך לוויימאר בעקבות דרישתו של הדוכס מוויימאר לנגן לפניו. הוא התמנה לעוגבאי ומנהל קונצרטים בבית התפילה הדוכסי. שם עמדו לרשותו מוזיקאים מקצועיים וכן הכנסה גבוהה יותר. המשפחה עברה לגור בסמוך לארמון הדוכס, וכעבור שנה נולד בנם הבכור, ואל משק ביתם הצטרפה אחותה המבוגרת והלא נשואה של מריה ברברה, כדי לסייע לה בגידול משפחתה. בסך הכל נולדו לזוג שבעה ילדים, אבל רק ארבעה הגיעו לבגרות. שניים מהם, ילידי ויימאר, וילהלם פרידמן באך וקארל פיליפ עמנואל באך היו למלחינים חשובים בסגנון הרוקוקו, שבא לאחר הבארוק.
בוויימאר השיג באך רמה טכנית, ביטחון כלכלי והשראה מספיקים כדי להרחיב את המבנים היצירתיים הקיימים ולשלב בהם השפעות מחוץ לארץ, וכך חיבר את יצירותיו הגדולות הראשונות למקלדת ולתזמורת. השפעתם של מוזיקאים איטלקיים כקורלי, טורלי, ובעיקר ויוואלדי ניכרת באופי הבהיר והנינוח של יצירותיו, במקצביהן הדינמיים, בפתיחות דרמטיות ובתבניות הרמוניות החלטיות. אחת משיטות הלימוד העצמי של באך הייתה תעתוק (transcription) קונצ'רטי של ויוואלדי ליצירות לצ'מבלו ועוגב (יצירות שעודן אהודות בקונצרטים). ייתכן ששאב רעיון זה מהנסיך יוהאן ארנסט, אחד ממעסיקיו, שהיה מוזיקאי מקצועי. בנוסף, ניגן באך מוזיקה קונצרטנטית מגוונת עם האנסמבל של הדוכס. ב-1713 חזר הדוכס מטיול בארצות השפלה ובאמתחתו אוסף גדול של פרטיטורות. באך נמשך במיוחד למבנה האיטלקי של קונצ'רטו גרוסו: תחלופה לסירוגין בין קבוצה של כלי סולו (concertino) לתזמורת שלמה (tutti). מאפיינים איטלקיים אלה אפשר לשמוע ביצירותיו המאוחרות יותר, כמו הסוויטה האנגלית מספר 3 (כאשר התחלופה היא בין המנעד הנמוך למנעד הגבוה של הצ'מבלו) והקונצ'רטי הברנדנבורגיים, המבוססים חלקית על מבנה זה. בתקופה זו החל באך בכתיבת הפוגות שלו, הנשענות על שליטתו הטובה בהלחנה קונטרפונקטית. עיקר יצירתו בתקופה זו הייתה לעוגב. הוא החל באותה עת בכתיבת הספרון לעוגב עבור בנו הבכור, וילהלם פרידמן. הספר כלל כוראלים לותרניים (מזמורים) מעובדים בצורות מורכבות לצורך הדרכת נגני עוגב, וכן הרמוניה וקונטרפונקט (והם משמשים למטרה זו מאז ואילך). באופן כללי ניגן והלחין מוזיקה רבה לעוגב - הן חינוכית והן חופשית - ומעטים יכולים להתחרות בתרומתו לכלי נגינה זה.
לאחר תשע שנות עבודה בוויימאר החל באך לחפש עבודה יציבה יותר, שתאפשר לו לחקור ולפתח את רעיונותיו המוזיקליים. הוא נענה להזמנת הנסיך לאופולד מאנהלט-קטן (Anhalt-Cöthen) להתמנות למנהל מוזיקלי (Kapellmeister), אך הדוכס מוויימאר סירב לשחרר את באך ממשרתו, ואף שלח את באך בנובמבר 1717 לכלא, שממנו שוחרר לחופשי בדצמבר, ועבר לקטן. הנסיך לאופולד, שהיה בעצמו מוזיקאי, העריך את כשרונותיו של באך, שילם לו כהלכה והעניק לו חופש ניכר בהלחנה ובנגינה. מאחר שהנסיך היה גם קלוויניסט הוא לא נזקק למוזיקה דתית מסובכת ולכן מרבית יצירתו של באך באותה עת הייתה חילונית. הוא חיבר את הסוויטות התזמורתיות, את שש הסונאטות והפרטיטות לכינור, את שש הסוויטות לצ'לו, את הקונצ'רטי הברנדנבורגיים, וכן חלק מיצירותיו למקלדת.
ביולי 1720 בזמן ששהה מחוץ לארצו, בקרלסבאד, לצד הנסיך לאופולד, פקדה אותו טרגדיה: אשתו, מריה ברברה, מתה באופן פתאומי. אולם תוך שנה וחצי, בדצמבר 1721, נשא תחתיה את אנה מגדלנה וילקה, הצעירה ממנו ב-17 שנים. אנה מגדלנה הייתה זמרת סופרן מחוננת בחצרו של הנסיך, בתו של חצוצרן העיר. נולדו להם 13 ילדים (מה שלא מנע את המשך עיסוקיה כזמרת), מהם שרדו שישה עד בגרות: שלושה בנים שהיו למוזיקאים חשובים - גוטפריד היינריך, יוהאן כריסטוף פרידריך באך ויוהאן כריסטיאן באך, ושלוש בנות - אליזבט יוליאנה פרידריכה, יוהאנה קרולינה, ורגינה סוזאנה.
נראה שמותה גרם להשראה של באך, לכתוב את אחת היצירות המפורסמות ביותר שלו- השאקון מהפרטיטה מרה מינור.
לייפציג.
בשנת 1723 הגיש באך את מועמדותו לתפקיד מנהל המוזיקה בכנסיית תומאס הקדוש הלותרנית (Thomaskirche) בלייפציג, שהתפנה עם מותו של יוהאן קונאו. למשרה ניגשו עוד ארבעה מועמדים והיה עליהם לעמוד במבחנים קשים. כראיה חותכת לכושרו, ניצח באך בפברואר על שתי קנטטות: רי"ב 22 ורי"ב 23 וזכה בחודש מאי במשרה: הקנטור של בית הספר (Thomasschule) הנספח לכנסייה הראשית, ומנהל מוזיקלי של כמה כנסיות מרכזיות בעיר. היה זה תפקיד יוקרתי בעיר-מסחר מובילה בסקסוניה (שכנתה של תורינגיה), תפקיד ממשלתי ראשון לבאך מאז תחילת הקריירה שלו - תעסוקתו הקצרה בארנשטאט ומילהאוזן - שהרי בוויימאר וקטן שרת בני אצולה. בתפקידו בלייפציג החזיק 27 שנים עד יום מותו.
במסגרת התפקיד למד להכיר את ההליכים הפוליטיים של מעסיקתו, מועצת לייפציג, שהייתה מפולגת בין האבסולוטיסטים, נאמני מלך סקסוניה שבדרזדן, אוגוסטוס החזק, לבין העירוניים (City-Estate), מייצגי האינטרסים של מעמד הסוחרים והאצולה הזעירה. באך היה מועמד הפלג הראשון ובמיוחד של ראש העיר, גוטליב לנג, עורך דין ששרת בחצר בדרזדן. בתמורה למינוי באך ניתנה לפלג העירוני שליטה בבית-הספר, ובאך נאלץ לקבל כמה פשרות כתנאי להעסקתו. באך ראה עצמו כראש המוזיקה הכנסייתית בעיר ואילו הפלג העירוני ראה בו את ראש בית-הספר וניסה לצמצם את הדגש על מוזיקה מתוחכמת הן בבית-הספר והן בכנסיות, דבר שהוביל למתח מתמיד ביניהם, על אף ההכרה בגדולתו המוזיקלית. המועצה לא כיבדה את הבטחתו של לנג בריאיון למשכורת נאה של 1000 טלרים לשנה, אך עם זאת סיפקה לבאך הכנסה סבירה ודירה טובה בפאתי בניין בית-הספר, אשר שופץ בעלות גבוהה ב-1732.