Scelto in origine dai Boston Red Sox dalla University of Hartford nel quarto giro del Draft amatoriale 1989, Bagwell fu scambiato con gli Houston Astros nel 1990 e l'anno successivo fu premiato come rookie dell'anno della National League. Nel 1994 ottenne la prima di quattro convocazioni all'All-Star Game, venendo premiato unanimemente come MVP della National League quando ebbe una media battuta di .368, la migliore in carriera[2]. Bagwell fu una delle stelle della formazione degli Astros con Craig Biggio e Lance Berkman, a cui fu dato il soprannome di "Killer B's", con Houston che finì al primo o secondo posto della Central Division della National League in 11 stagioni su 12 dal 1994 al 2005.
Bagwell è l'unico giocatore della storia della MLB con sei stagioni consecutive (1996–2001) in cui fece registrare 30 home run, 100 punti battuti a casa (RBI), 100 punti segnati e 100 basi ball. Divenne inoltre il quinto giocatore della storia con 300 home run, 1.000 RBI e 1.000 punti segnati nelle prime dieci stagioni. È uno dei soli dodici giocatori della storia ad avere colpito 400 fuoricampo e ad avere una percentuale di arrivo in base (OBP) di .400 e l'unico prima base con 400 home run e 200 basi rubate.