Iniziò a comporre all'età di sette anni. Studiò al Curtis Institute of Music in Filadelfia prima di diventare un borsista dell'Accademia Americana in Roma nel 1935. Negli anni seguenti scrisse il suo Quartetto per archi in Si minore, il cui secondo movimento fu arrangiato seguendo il consiglio di Arturo Toscanini, per orchestra d'archi come Adagio per archi, e in seguito per coro misto come Agnus Dei. 

Le sue arie, accompagnate dal pianoforte o dall'orchestra, sono annoverabili tra le più popolari del repertorio classico del XX secolo. Di queste fanno parte un arrangiamento di Dover Beach di Matthew Arnold, originariamente scritto per quartetto d'archi e baritono, gli Hermit Songs su testi anonimi irlandesi (VII-XIII secolo) e Knoxville: Summer of 1915, scritto per il soprano Eleanor Steber e basato su un testo autobiografico di James Agee (la parte introduttiva del romanzo di questi A Death in the Family). 

La Sonata per pianoforte op. 26 (1949) di Barber, commissionatagli da Richard Rodgers e Irving Berlin, venne eseguita per la prima volta da Vladimir Horowitz; fu la prima composizione americana per pianoforte ad essere eseguita in prima assoluta da un pianista di fama internazionale.

Barber ha composto anche diverse opere. La prima di Vanessa, scritta su libretto di Gian Carlo Menotti (suo compagno sia nella professione che nella vita privata), avvenne al Metropolitan Opera in New York City. Fu un successo sia di critica che di pubblico, e valse a Barber la vittoria di un premio Pulitzer. 

Barber compose tre concerti per strumento solista ed orchestra, uno per violino, uno per violoncello e uno per pianoforte. Il concerto per pianoforte lo scrisse per il pianista John Browning, che lo eseguì in prima assoluta il 24 settembre 1962 con Erich Leinsdorf e la Boston Symphony Orchestra al Lincoln Center di New York. L'orchestra filarmonica di New York gli commissionò anche un concerto per oboe, ma Barber riuscì a completarne solo il tempo lento centrale (Canzonetta) prima della morte.

Tra i suoi lavori esclusivamente per orchestra vanno annoverate due sinfonie (1936, la prima; 1944 la seconda), l'Overture The School for Scandal (1932), tre Saggi per orchestra (1938; 1942; 1978) e il tardo Fadograph on a Yestern Scene (1973). Nella sua produzione ci sono anche pagine corali di ampio respiro, come la Preghiera di Kierkegaard (1954) e The Lovers (1971). La Preghiera di Kierkegaard è basata sugli scritti del filosofo esistenzialista Søren Kierkegaard.

Oltre alla sonata, la sua produzione pianistica include Excursions Op. 20, Three Sketches, Souvenirs, e diversi altri singoli pezzi.

Sebbene non sia mai stato un compositore prolifico, Barber scrisse ancora meno dopo il fallimento della sua opera Antony and Cleopatra. Composta su un libretto del regista Franco Zeffirelli, questa opera era stata commissionata per l'apertura del nuovo Metropolitan Opera House al Lincoln Center. L'opera venne accolta più favorevolmente nel 1975, presentata nella più intima messinscena della Juilliard School, con la collaborazione e la regia di Gian Carlo Menotti.