En 1914 comenzó sus estudios de bachillerato y piano, examinándose en el Conservatorio de Madrid. En 1925 ingresa en la Residencia de Estudiantes de Madrid donde conoce a escritores como García Lorca y Alberti.En 1927 fue nombrado miembro del Seminario de Estudios Gallegos y comienza su tarea de investigación de la música popular tradicional.En 1933 se casa con Rosita García Ascot.En 1935 se trasladó a Inglaterra para desempeñar el lectorado de español en la Universidad de Cambridge.Posteriormente viajó a Méjico donde fue nombrado jefe de la Sección de Investigaciones Musicales del Instituto Nacional de Bellas Artes Mejicano.En 1965 regresa definitivamente a España.
Jesús Bal y Gay es el autor de las siguientes composiciones: Seis piezas para piano y canto sobre poemas de Amado Carballo (1931). Cuatro piezas para canto y piano sobre poemas de Emilio Prados, Juan Ramón Jiménez y Rafael Alberti (1947), Serenata (1942), Tres piezas para orquesta sinfónica (1945), Sonata para clarinete y piano (1947), Concerto Grosso (1965), Hojas de Álbum para piano (1965) y varias obras de música de cámara y coral inéditas.Después de su regreso a España preparó la edición de su Cancionero Gallego (1973) en dos tomos, que recoge unas 1300 melodías.Publicó Hacia el Ballet Gallego (1924), Chopin (1959), Tiempos (1960) y Debussy (1962).También realizó transcripciones de música antigua: Treinta canciones de Lope de Vega (1935), Romances y villancicos españoles del sigfo XVI (1939), El cancionero de Upsala (1944) y Tesoro de la música polifónica en Méjico (1952).