Sie trat 1993 in den höheren Auswärtigen Dienst ein und arbeitete zunächst von 1994 bis 1995 im Arbeitsstab „Zukunftsperspektiven Auswärtiger Dienst“ im Auswärtigen Amt. Anschließend war sie von 1995 bis 1998 die Ständige Vertreterin in der Botschaft Phnom Penh in Kambodscha. Danach war sie von 1998 bis 2002 im Öffentlichkeitsreferat des Auswärtigen Amtes tätig und übernahm von 1999 bis 2002 zudem die Leitung des Koordinierungsbüros der Bundesregierung in Prizren, Kosovo. Von 2002 bis 2006 übernahm sie Aufgaben in der Botschaft Kuala Lumpur in Malaysia, von 2006 bis 2010 im Parlaments- und Kabinettsreferat des Auswärtigen Amtes sowie von 2010 bis 2011 als politische Beraterin des Leiters des Einsatzführungsstabes des Bundesministeriums der Verteidigung.[1]
Im Jahr 2011 stieg sie zur Leiterin des Referates für nukleare Abrüstung, Rüstungskontrolle und Nichtverbreitung im Auswärtigen Amt auf. Sie wechselte 2013 in das Bundeskanzleramt und leitete dort das Referat für Sicherheits- und Abrüstungspolitik; Bilaterale Beziehungen zu den USA, Kanada; Nord-, West- und Südeuropa sowie zur Türkei.
Medienrecherchen besagen, dass Baerbock und Baumann gegen die notwendige Sorgfalt bei der Einreise aus Afghanistan gearbeitet haben. Baumann, in deren Zuständigkeit die Rechts- und Visa-Angelegenheiten lagen, sei in die geplante Personalentscheidung in Bezug auf remonstrierende Mitarbeiter der zuständigen Botschaft Islamabad eingebunden gewesen.[4]