Su padre era profesor y editor, lo que influyó en varios miembros de la familia, como por ejemplo en su hermano, Gustavo Gili (1868-1945), que terminó convirtiéndose en el fundador de la afamada Editorial Gustavo Gili, una influyente empresa editorial a nivel nacional.
En 1882, la familia se trasladó a tierras guipuzcoanas, concretamente a Irún, donde Baldomer, con nueve años de edad, comenzó sus primeras lecciones de arte con José Salís Camino, un pintor de marinas que era seguidor del pintor francés Camille Corot.
En 1888 Baldomer regresó junto con su familia a Cataluña instalándose en Barcelona, donde prosiguió sus estudios en la Escuela de la Lonja con el maestro valenciano Luis Franco. Bajo su influjo, el joven Gili aprendió a utilizar la luminosidad característica de los pintores sorollistas. Dos años después, Baldomer decidió marcharse a Madrid. En la capital de España se matriculó en la Escuela Especial de Pintura, Escultura y Grabado, asistiendo a las clases que impartía Alejo Vera, antiguo discípulo del destacado pintor Federico Madrazo.
En 1897, cuando contaba con veinticuatro años, viajó a Alemania para proseguir sus estudios en la Academia Oficial de Bellas Artes de Munich. Sin embargo, el estallido de Guerra de Cuba y la consiguiente crisis de 1898, le obligaron a regresar a España, concretamente a Barcelona. En la ciudad condal expuso en la Sala Parés y tras ello protagonizó otra muestra en Lérida en 1900. Gracias a ello y con la mediación de Jaime Morera, consiguió una beca de la Diputación de Lérida para una estancia en Italia durante tres años.

En Italia se instaló en la pequeña localidad de Frascati, cercana a Roma, viviendo en un primer momento en un convento de capuchinos y, posteriormente, en la villa Strolhfern. Para comenzar a demostrar a la Diputación de Lérida sus avances gracias a la beca concedida pintó el cuadro Sol de invierno en 1900, a la que siguieron otras obras que presentó en el Salón Nacional de París 1903.
Influido por las corrientes dominantes en la pintura romana de entonces, abrazó progresivamente el simbolismo, aproximándose más al Art Nouveau que en aquellos momentos comenzaba a dominar artísticamente Europa. En 1901 participó en la Exposición Nacional de Bellas Artes de Madrid, en la que obtuvo la tercera medalla con la obra Rincón de jardín.
En 1903 la Diputación de Lérida decidió prorrogar un año más su beca en Italia, permitiendo a Gili Roig conocer no sólo las ciudades más importantes de Italia sino también viajar por Francia y conocer París, Marsella, Lyon o Bayona. Ese mismo año participó también en la Exposición Internacional de Atenas, en la que logró la segunda medalla con la obra Paisaje crepuscular.
En 1904 ganó en Barcelona el primer premio en el Concurso de Paneles Decorativos Juan Llusà Puig con el boceto de la obra titulada Abismo.
Tras su estancia de cuatro años en Italia, el pintor regresó definitivamente a Barcelona, donde empezó un nuevo periodo en su carrera artística como dibujante, cartelista e ilustrador para publicaciones como Pèl & Ploma, L'Esquella de la Torratxa, Blanco y Negro o El Mundo Ilustrado, firmando algunos de los dibujos publicados en estas revistas bajo el pseudónimo de «L'Alegret».
En la capital catalana ganó la tercera medalla en la Exposición Internacional de Arte de 1907 con su obra Leda. También expuso en la Sala Parés obras pintadas en Roma y participó en la exposición «Autorretratos de artistas españoles» en el Palacio de Bellas Artes de Barcelona, con la obra El espejo de mi estudio.
En 1908 consiguió la segunda medalla en la Exposición Nacional de Madrid por la obra Soberbia, mientras que en el 1912 participó también en Madrid con seis obras. Ese mismo año formó parte en la organización de la «Exposición de Artistas Leridanos» que se celebró en La Paeria de Lérida, aportando a la muestra trece pinturas. También participó con su amigo Jaume Morera en la creación del futuro Museo de Arte de Lérida que posteriormente recibió el nombre de Museo de Arte Jaime Morera, Museu d´Art Jaume Morera en catalán.

En julio de 1925 viajó a Argentina donde expuso su obra en diversas ciudades como Buenos Aires, Rosario, Ciudad de Mendoza y Ciudad de Santa Fe. También se desplazó Uruguay, donde expuso en Montevideo y, tras ello, regresó a Barcelona en el mes de diciembre, donde lamentablemente falleció en 1926 a la temprana edad de 53 años como consecuencia de una neumonía.
Su faceta como fotógrafo comienza en el año 1900, fecha a partir de la cual Gili Roig siempre iba acompañado con una cámara fotográfica que le permitiera capturar escenas y vistas que después plasmaba en sus cuadros. Como consecuencia de ello, su archivo fotográfico contiene más de un millar de placas de vidrio, con imágenes tomadas en muchos lugares del mundo y retratando asimismo a multitud de personas que pasaron por su vida. Por fortuna, sus descendientes donaron al Museo de Arte Jaime Morera el año 2009 buena parte de estas fotografías, entre las que se encuentran las obtenidas en Toledo a comienzos del siglo XX.
Se trata de una pequeña serie de fotografías de una visita a la vieja ciudad castellana en compañía de varios amigos o colegas. Debieron ser tomadas en los primeros años del siglo y muestran detalles bastante curiosos. En mi opinión, la más valiosa y rara de todas es esta que muestra el interior de la Iglesia de San Vicente, cuando aún estaba en uso como templo, antes de acoger el museo de arte religioso que allí se instaló durante décadas. No se conocían, al menos que yo sepa, fotografías del interior del edificio en su etapa como iglesia, por lo que esta imagen —que no ha sido sencillo identificar— posee un gran valor. En la actualidad acoge el Círculo de Arte de Toledo. No sería raro que el motivo de la visita de Gili a esta iglesia fuera admirar la Inmaculada Oballe, obra del Greco que por entonces aún se encontraba en este edificio para el que fue ejecutada por el genio cretense:






