In het seizoen 2010-2011 brak Bay door bij de senioren door in Berlijn op de wereldbekerwedstrijd samen met Stephanie Beckert en Isabell Ost de ploegenachtervolging te winnen. Bij de wedstrijd in Moskou werd datzelfde trio derde en daarmee tweede in het eindklassement. Individueel werd Bay dat seizoen 27e in het wereldbekerklassement 1500 meter, 14e in het wereldbekerklassement 3000 en 5000 meter, 19e op de WK afstanden 1500 meter en 15e op de WK afstanden 3000 meter. Ook reed ze de EK allround 2011, waar ze 15e werd. Dit leverde Duitsland, omdat de VS maar met twee vrouwen startten, een extra startplek op de WK allround op, die werd ingevuld door de van een schorsing teruggekeerde Claudia Pechstein.