Nace en Buenos Aires, Argentina en 1922. Estudia en la Academia Nacional de Bellas Artes. A principios de los años cuarenta -junto a Jorge Brito, Alfredo Hlito y Claudio Girola- firma un manifiesto repudiando la selección efectuada en el Salón Nacional en el que cita al italiano Carlo Carrá afirmando: “Es esencial suprimir a los imbéciles en el arte”.
Promediando los ’40, colabora en la publicación de la revista Arturo (1944), para la que realiza el grabado que ilustra la portada. A fines de 1945 funda la Asociación Arte Concreto-Invención junto a Raúl Lozza, Alfredo Hlito, Manuel Espinosa, Lidy Prati, Antonio Caraduje, Enio Iommi, Jorge Souza, Alberto Molenberg, Simón Contreras, Oscar Núñez, Rembrandt Van Dyck Lozza, Rafael Lozza, Primaldo Mónaco. Escribe, junto a su hermano, el poeta Edgar Bayley, el Manifiesto Invencionista publicado en ocasión de la primera muestra de la Asociación en marzo de 1946. El manifiesto vuelve a aparecer en la revista Arte Concreto Invención cuyo primer número sale en el mes de agosto. Incluye, al igual que el N° 2 (diciembre), varios artículos de Maldonado en los que reflexiona acerca del concretismo.
Dos años más tarde viaja a Europa donde conoce a Max Bill y a Georges Vantongerloo.
En 1951, junto a Alfredo Hlito, participa de la organización de la revista Nueva Visión. Poco a poco, sus ideas lo alejan de las “bellas artes” en dirección al diseño y, a mediados de los años ‘50, abandona definitivamente la pintura.
En 1954, parte rumbo a Europa invitado por Max Bill para enseñar en el Hochschule für Gestaltung en Ulm, Alemania. Permanece en esa ciudad hasta 1967, desempeñándose como director de dicha institución.
Entre 1967 y 1969 preside el Comité Ejecutivo del International Council of Societies of Industrial Design. En 1971, es nombrado Profesor de Planeamiento Ambiental en la Universidad de Bologna, Italia.
De su copiosa producción teórica se destacan los textos escritos desde 1946 a 1974, compilados en Vanguardia y Racionalidad. Artículos, ensayos y otros escritos y en Escritos preulmianos.
En 1984 visita la Argentina donde promueve la creación de las carreras de Diseño Gráfico y Diseño Industrial en la Facultad de Arquitectura y Urbanismo de la Universidad de Buenos Aires.
A mediados de los años ochenta es nombrado Profesor Honorario de la Universidad de Buenos Aires y entre 1992 y 1997 se desempeña como Profesor Consulto y Director del Departamento de Diseño Industrial del Politécnico de Milán.
Sus obras integran las principales exposiciones del grupo, entre las que se destacan Homenaje a la vanguardia argentina de la década del ’40, realizada en la Galería Arte Nuevo (1976), Vanguardias de la década del ’40. Arte Concreto-Invención. Arte Madí. Perceptismo en el Museo Eduardo Sívori (1980), Argentina. Arte Concreto Invención 1945. Grupo Madí 1946 en la Rachel Adler Gallery, Nueva York (1990) y, recientemente, Abstract art from Río de la Plata. Buenos Aires and Montevideo 1933/53 en The Americas Society, Nueva York, 2001.
Actualmente vive y trabaja en Italia.