Бао Дай был сыном императора Кхай Диня. При рождении он получил имя Нгуен Фук Винь Тхюи, образование получил во Франции в лицее Кондорсе и Парижском университете политических исследований. После смерти отца он был провозглашен императором Вьетнама под именем Бао Дай, но был известен также под именами Нгуен Фук Тхьен и Винь Тхюи. Реальной власти Бао Дай не имел, Вьетнам фактически был колонией Франции. В 1945 году в результате Августовской революции в власти во Вьетнаме пришли коммунисты во главе с Хо Ши Мином, под давлением которого 25 августа 1945 года император отрекся от престола и получил должность верховного советника правительства провозглашенной Демократической Республики Вьетнам. Однако коммунистам не удалось установить полный контроль над страной, в которой разгорелась гражданская война. В конфликт вмешалась Франция, стремившаяся сохранить во Вьетнаме свою гегемонию.
Весной 1946 года Бао Дай бежал в Гонконг, а затем во Францию. В марте 1949 года он подписал соглашение с Францией, в результате которого на оккупированной французскими войсками территории Вьетнама было создано марионеточное Государство Вьетнам. Бао Дай формально стал главой этого государства, но вскоре вернулся во Францию и в текущей вьетнамской политике участия не принимал. В 1954 году после поражения французских войск по Дьенбьенфу марионеточное Государство Вьетнам было реорганизовано. Его центром стал Сайгон. Бао Дай назначил главой правительства Нго Динь Зьема, а сам с апреля 1954 года продолжал пребывать в Париже. 23 октября 1955 года Нго Динь Зьем провел на юге Вьетнама референдум, который отстранил Бао Дая от власти и провозгласил республику.
В 1972 году Бао Дай участвовал в кулуарах Парижских мирных переговорах по Вьетнаму, призывал вьетнамский народ к национальному примирению, критиковал политику США и южновьетнамского президента Нгуен Ван Тхиеу. Представители ДРВ предлагали включить Бао Дая в состав коалиционного правительства будущего объединенного Вьетнама, но тот поспешил отказаться. Бао Дай скончался в парижском военном госпитале Валь-де-Грас, похоронен на кладбище Пасси в Париже. После его смерти династию Нгуен возглавил его старший сын Бао Лонг (Bao Long, 1936-2007).