В окладных книгах Белоярской волости фамилия крестьянина Баюнова встречается в 1845 году, по фамилии главы семейства и было названо поселение. Баюново также упоминается в «Списке населённых мест Томской губернии 1893 года». Уже после переименования деревня Баюновские Ключи встречается в исторических справках в связи со строительством купцом 2-ой гильдии Поскотиновым в 1896 году винокуренного завода.

Сведения о деревне встречаются и позже, в начале XX века. В «Списке населённых мест Сибирского края 1928 года» в деревне Баюновские Ключи Косихинского района числится 866 человек русской национальности. Начавшееся укрупнение сел с началом строительства в 1913-1915 годах Алтайской железной дороги, проходившей рядом со многими сёлами, способствовало их укрупнению, в том числе, и Баюновских Ключей. В селе есть предприятия разного профиля, как производственные, строительные, так и сельскохозяйственные , развита сеть торговых и коммунальных услуг. Работает Баюновоключевская СОШ и детский сад, врачебная амбулатория (филиал КГБУЗ «Первомайская центральная районная больница имени А.Ф. Воробьёва»), Баюновоключевской Дом культуры  В селе есть санаторий «Берёзовая роща» .