En enero de 2013, forma parte de la lista de 22 jugadores convocados a la Selección de fútbol sub-20 de Chile por el nuevo DT Mario Salas, para asistir al Sudamericano Sub-20 a disputarse en Argentina, el cual otorgaba pasajes al Mundial Sub-20 a disputarse el mismo año en Turquía. El 9 de enero, en la primera fecha del Sudamericano, la selección chilena logra un triunfo sobre Argentina considerado «histórico» y «épico» por los medios, tras ganarle por 0–1 a los "albicelestes" jugando con dos jugadores menos, disputando Baeza los 90 minutos. El 11 de enero, en el segundo partido del torneo, Baeza actuó todo el partido en la victoria por 2-0 frente a Bolivia. Tras no jugar en la victoria por 2-1 frente a Colombia, el 17 de enero volvió a la titularidad en la victoria por 3-2 sobre Paraguay, cerrando así la fase de grupos en primer lugar y con puntaje perfecto En el hexagonal final, Chile perdió su primer partido en el Sudamericano frente a Paraguay por 1-3, en el cual no contó con la presencia de Baeza por acumulación de tarjetas amarillas. En el segundo partido, jugado el 23 de enero, Chile gana sus primeros tres puntos del hexagonal al vencer por 4–1 a Ecuador, anotando Baeza el tercer tanto de tiro libre. Tras no jugar en la derrota por 1-0 frente a Uruguay, Baeza volvió el siguiente partido en la victoria por 1-0 frente a Colombia, donde fue expulsado. Aquella expulsión le hizo perderse el último partido frente a Perú, el cual terminó 1-1, clasificándose así a la Copa Mundial Sub-20 después de dos Campeonatos Sudamericanos.