A páduai egyetemen Aquapendentei Hieronymus Fabricius itáliai anatómus növendéke volt (1577-78). Tudományos munkássága főként a bázeli egyetemhez kötődik, ahol 1581-ben orvosdoktor lett, majd a görög nyelv (1582), az anatómia, a botanika (1588) és az orvostudomány (1614) professzorává nevezték ki. Az elsők között írta le a vékony- és vastagbél határán levő ileocoecalis (Bauhin-) billentyűt. Jelentős munkája a Theatrum anatomicum (Az anatómia bemutatása; 1615), amely kora legalaposabb anatómiai szakmunkájának számított. Ebben az anatómiai részeknek legszembetűnőbb jellegzetességeiknek megfelelő nevet adott, szakítva azzal a korábbi gyakorlattal, amikor az izmokat, ereket és idegeket számmal jelölték.

A XVI. századi itáliai botanikus, Andrea Cesalpino botanikai osztályozásának alapelveit továbbfejlesztve Bauhin volt az első, aki világosan körülhatárolta a növényfajokat és nemzetségeket (fajcsoportokat) a természetes rokonság vagy affinitás koncepcióját alkalmazva osztályozási alapelvként. Hírneves munkája a Pinax theatri botanica (Növények képes bemutatása; 1623), amely a legsikeresebb korai kísérlet az összes ismert növényfaj elnevezésére és rendszerezésére. Kb. 6000 növényfajt sorol fel és ír le, bevezetve a nemzetség- és fajnév alkalmazásával történő elnevezés gyakorlatát (binominális nómenklatúra), ami később a neves botanikus John Ray és Linné munkásságával teljesedett ki.

 Bauhin bátyja, Jean (1541-1613) szintén orvos és botanikus volt, Historia plantarum universalis (Általános növénytani leírás; 1650-51) c. munkájában részletes leírást adott több mint 5000 növényfajról.