O crítico de jazz George T. Simon descreveu Byrne em uma crítica de 1940 como um "jovem trombonista brilhante" e sua banda como "uma das melhores ... a aparecer no horizonte de bandas de dança em muito tempo". Byrne era de fato uma criança prodígio e aos 16 anos era um membro de pleno direito da Orquestra dos Irmãos Dorsey. Quando Tommy Dorsey saiu para formar sua própria banda, Byrne permaneceu para preencher sua cadeira agora vaga como trombonista principal com a roupa de Jimmy Dorsey. Seus solos de jazz lhe renderam tantos seguidores que (com a bênção de Jimmy) ele formou sua própria big band em 1939.
Várias contratações de primeira linha fizeram desta banda um sucesso instantâneo, particularmente Don Redman como arranjador, o baixista Abe Siegel, o pianista Gabriel Julian, a vocalista Dorothy Claire e o baterista Shelly Manne.Byrne atingiu o grande momento em meados de 1941, quando Michael DeZutter conseguiu para ele uma vaga de verão no famoso Glen Island Casino em Nova York, precedido por uma passagem pelo Frank Dailey's Meadowbrook.Seguiu-se um contrato de gravação com a Decca, rádios e Hollywood.Uma mudança de arranjador, com Sid Brantley substituindo Redman, na verdade se adequou à mudança de estilo da banda.No início de 1943, Byrne, um piloto experiente, aceitou uma comissão da Força Aérea e dissolveu a orquestra.Após a guerra, ele montou outro grupo de curta duração que incluía o saxofonista Larry Elgart e o arranjador Charles Albertine.A banda era boa, mas George Simon observou, como ele tinha feito com o grupo anterior de Byrne, que uma quantidade perceptível de tensão existia entre os sidemen que ele atribuiu à mão pesada do líder na exigência de perfeição musical e que ele pensou "era a única aparente razão para a banda de Bobby Byrne não ser uma das principais equipes do país ".Na década de 1950, liderando uma orquestra ao estilo Dixieland, Byrne tornou-se diretor musical do The Steve Allen Plymouth Show (1951).Ele posteriormente apareceu em The Lucky Strike Hit Parade, The Milton Berle Show (1958) e (por 11 anos) no Kraft Music Hall de Perry Como (1948), antes de encerrar sua carreira como executivo sênior da Command Records.
