Bárbara Paz nasceu em Campo Bom, no Rio Grande do Sul. Em 1992, ainda adolescente, mudou-se para São Paulo, decidida a estudar artes cênicas. Na capital paulista, formou-se pela Escola e Teatro Macunaíma e pelo Centro de Pesquisa Teatral (CPT), de Antunes Filho. 

Com mais de 25 peças de teatro em seu currículo, Bárbara protagonizou vários espetáculos de destaque no circuito do teatro nacional e foi indicada a diversos prêmios.
Trabalhou com o Grupo Parlapatões fazendo teatro de rua e circo. e 2002 entrou para o Grupo Tapa em 2002, E sob a direção de Eduardo Tolentino, ganhou o público e a crítica com sua performance em A Importância de Ser Fiel, de Oscar Wilde. Em 2004, também com Tolentino, atuou em Contos de Sedução, de Guy de Maupassant.

Bárbara também foi dirigida por outros grandes nomes do teatro, como Paulo Autran em Vestir o Pai (2004), Bibi Ferreira em A Babá (2004) e em Às Favas com os Escrúpulos (2008), Roberto Lage em Madame de Sade (2005), Alexandre Reinecke em Os Sete Gatinhos (2005),  Mario Bortolotto em Felizes para Sempre (2007), entre outros.
Em 2010, foi dirigida por Hector Babenco em Hell, adaptação de Babenco e Marco Antôno Braz para os palcos do best-seller Hell Paris, da francesa Lolita Pille. Sua performance marcante na peça foi alvo de elogio de público e crítica e lhe garantiu o Prêmio QUEM de melhor Atriz.

Em 2013 e 2014, esteve  em cartaz com a comédia da Broadway Vênus em Visom, de David Ives, também com direção de Babenco, pela qual recebeu uma indicação a Melhor Atriz pelo Prêmio SHELL e Premio APTR.

Na TV Globo, conquistou, em 2009, definitivamente seu lugar de destaque entre as atrizes de sua geração pelo papel da jovem que sofria de anorexia alcoólica Renata, na novela Viver a Vida, de Manoel Carlos, dirigida por Jayme Monjardim.  Em 2013, viveu Edith em Amor à vida, de de Walcyr Carrasco, com direção de Mauro Mendonça Filho. Em 2015, interpretou Nelita em A Regra do Jogo, de João Emanuel Carneiro, com dirigida por Amora Mautner. e seu ultimo trabalho em novelas foi O outro lado do Paraíso de Walcyr Varrasco com Direção de Mauro Mendonça filho .

Apresenta o programa a Arte do Encontro no Canal Brasil( um programa sobre literatura, teatro e existência ).

No cinema, Bárbara atuou em vários curtas e foi destaque em longas como Gata Velha ainda Mia (2013), de Rafael Primot, Seja o que deus quiser (2002), de Murilo Sales, Cama de gato (2003), de Alexandre Stockler, Ilha Rá-Tim-Bum (2003), de Eliana Fonseca, Quanto vale ou é por quilo? (2005), de Sergio Bianchi, Se Puder Dirija (2013), de Paulo Fontenelle, entre outros.
Em 2003, recebeu o Kikito de Melhor Atriz do Festival de Gramado por sua performance no curta Produto Descartável.

Em 2013, recebeu a Medalha Cavaleiro da Ordem do Mérito Cultural 2013, concedida pelo Ministério da Cultura, por sua trajetória como atriz.

Estreia em 2016 o filme Meu Amigo Hindu, ela é Sofia , uma atriz que vive uma história de amor com o ator Willem Dafoe .

Atualmente esta finalizando sua primeira direção em longa-metragem . O Documentário Mr. babenco “sobre Hector Babenco .