"Baby I" adalah lagu uptempo pop and R&B[4][5][6] yang berjalan selama tiga minit dan tujuh belas saat. "Baby I" ditetapkan dalam masa yang sama pada tempo 102 BPM dalam kunci C♯ utama, dan D Major selepas jambatan. Ia telah ditulis dan dihasilkan oleh Babyface, Tony Dixon and j.Que. Seorang penulis dari Rap-Up menerangkan trek sebagai "rekod musim panas" yang mempunyai "vokal besar" Grande ke atas sebuah "menewaskan berangin".[7] Several critics noted the '90s R&B music influence demonstrated in "Baby I",[4][8] which will also be musically present on the rest of her album, Yours Truly.[9] Selain itu, '70s disco tenaga juga hadir dalam lagu, dengan PopCrush menyifatkannya sebagai "Mariah Carey pergi retro".[10]

Lirikannya, lagu adalah pengakuan bagi pihak Grande ini mengakui cinta khas untuk seseorang dan bagaimana dia tidak boleh merumuskan perasaan kuat dia ke dalam kata-kata. Ayat pertama memperkenalkan konsep lagu: "Baby I got love for thee so deep inside of me /I don’t know where to start/I love you more than anything/But the words can’t even touch what’s in my heart/When I try to explain it I be sounding insane/The words don’t ever come out right/I get all tongue tied (and twisted)/I can’t explain what I’m feeling."[11]

Lagu itu mendapat versi lain pada tahun 2014, yang dikeluarkan sebagai trek bonus untuk versi Jepun album mahasiswa tingkat kedua Grande ini My Everything, yang berduet dengan pemuzik Jepun Taro Hakase. Lagu ini mempunyai perkiraan baru dalam memainkan peranan latar belakang, dengan Hakaro bermain biola pada keseluruhan lagu.