Bidu Sayão nasce da una famiglia colta di Botafogo, Rio de Janeiro. Suo padre muore quando lei ha solo cinque anni e la madre fa grandi sacrifici per sostenere la figlia nel tentativo di intraprendere una carriera come cantante lirica. All'età di soli diciotto anni, Bidu Sayão fa il suo debutto ufficiale a Rio de Janeiro, dove ottiene un grande successo. Questo le apre le porte alla possibilità di studiare con la famosa Elena Teodorini, prima in Brasile, e poi in Romania. In seguito si sposta a Nizza, in Francia sotto la guida di Jean de Reszke, un tenore polacco, che l'aiuta a consolidare la sua tecnica vocale. Tra il 1920 e il 1930 canta a Buenos Aires, a Parigi, in Brasile e, nel 1926, debutta al Teatro Costanzi di Roma nel ruolo di Rosina ne Il barbiere di Siviglia e Gilda in Rigoletto. Qui incontra l'impresario Walter Mocchi, con il quale, dopo la morte della moglie, Emma Carelli, nel 1928, ha una storia e si sposano.

Al Teatro dell'Opera di Roma nel 1929 è Rosina nella ripresa di "Il barbiere di Siviglia" di Rossini e nel 1930 è Rosalina nella prima rappresentazione di "Il re" di Umberto Giordano. Ma il suo matrimonio non dura molto, e nel 1935 Bidu Sayão sposa il baritono italiano Giuseppe Danise.

Nel 1930 debutta al Teatro alla Scala di Milano e l'anno dopo all'Opéra National de Paris, con una Giulietta di grande successo.

Nel 1932 è Giannina nella prima rappresentazione del Teatro Regio di Torino di "Giannina e Bernardone" di Cimarosa. Presto diventa uno dei principali soprano lirico di coloratura in Europa e soprattutto in Italia e in Francia.