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El origen del topónimo ha sido históricamente motivo de controversias. Estudios recientes parecen relacionarlo con el cercano río Baíña: su primer elemento, bay- (en gallego bai-), representaría el preindoeuropeo vascónico «ibai», «vega» o «río», y el segundo, -onna, podría estar relacionado con una palabra citada como gala (celta) en el Glosario de Endlicher, donde se traduce por el latín «flumen», «río, arroyo», aunque su existencia es muy dudosa. Eugène Goyheneche propuso «bai una», «el lugar del río», o «bai ona», «colina del río».
Fernando Cabeza Quiles y Gonzalo Navaza afirman además que el nombre es copia o traslado de la Bayona vasca, en el año 1202, por iniciativa del rey Alfonso VIII, quien al conceder una carta de fuero a esta villa gallega cambió su antiguo nombre, Irizán (latinizado como Erizana), por el actual. La elección real pudo tener intenciones de prestigio, porque el puerto de la Bayona francesa era muy importante y próspero en la Edad Media y estaba vinculado a la tradición jacobea.
El nombre aparece mencionado como Baiona en el siglo XIII. Los restos castreños y romanos son escasos en el municipio, pero hay una extensa área de petroglifos en Baíña y una calzada romana que va por la Groba hacia Vigo. Las primeras referencias históricas de la villa son de principios del siglo XIII, aunque existen noticias anteriores del desaparecido cenobio de San Cosme de Bahiña. La colegiata, un templo románico de transición al gótico, se levantó en la segunda mitad del siglo XIII. En castellano se escribe Bayona.