Родился 7 октября 1895 года в Луганске, в русской семье рабочих, в которой помимо него было 9 детей.Учился в Донецком техническом училище, а в 1915 году окончил 4-ю Киевскую школу прапорщиков.
В звании поручика служил командиром батальона 19-го Заамурского пограничного полка. Присоединился к украинской армии, но был взят в плен красными.
В 1918 году вступил в Красную армию и принял участие в гражданской войне. После окончания войны находился на командных должностях в частях и соединениях РККА. Участвовал в ликвидации басмачества в Средней Азии. Был командиром 10-го Туркестанского горнострелкового полка и 58-го стрелкового полка ОО ОГПУ Особой кавалерийской бригады. Вступил в ВКП(б).
В 1935 году под руководством начальника 2-го отдела штаба Средне-Азиатского военного округа полковника Сергея Байдалинова и командующего САВО комкора Михаила Великанова состоялась экспедиция на Памир, в ходе которой был покорён ряд вершин, в том числе пик Трапеция высотой в 6050 метров.
В 1936 году принял участие в походе на пик Ленина, окончившемся неудачей.
В 1937 году стал членом секции альпинизма под председательством Николая Крыленко во Всесоюзном комитете по делам физической культуры и спорта при Совете народных комиссаров СССР.5 мая 1939 года Байдалинов был назначен командующим 83-й горнострелковой дивизии САВО.4 июня 1940 года постановлением СНК СССР получил звание генерал-майора.22 июня 1941 года, в день начала Великой Отечественной войны, дивизия под командованием Байдалинова на основании вышестоящего приказа вошла в Иран. По официально принятой версии советские войска были введены на территорию Ирана 25 августа того же года, что опровергается как свидетельствами и воспоминаниями выживших участников иранского похода, так и документами Центрального архива Министерства обороны, свидетельствующими о массово пропавших в то время без вести красноармейцах.12 июля 1941 года Байдалинов был арестован на территории Северного Ирана[en] по обвинению в нарушении приказа НКО № 00412, антисоветской деятельности и совершении контрреволюционного преступления. По мнению историка Михаила Черепанова, он был обвинён в якобы «незаконном» пересечении государственной границы Советского Союза и Ирана, хотя «могла ли советская дивизия по личной инициативе своего командира перейти границу Ирана без приказа» — «Конечно, нет» .После ареста приказом народного комиссара обороны Байдалинов был уволен из рядов РККА, а затем осуждён по 58-й статье Уголовного кодекса, приговорён к высшей мере наказания и расстрелян незамедлительно.
В должности комдива его сменил Александр Лучинский. Реабилитирован посмертно определением Военной коллегии от 30 октября 1958 года, а приказом министра обороны СССР от 10 декабря 1958 года исключён из списков ввиду смерти.