Auteur de la plupart des livrets des opéras de Charles Gounod dont Faust (1859), il collabora principalement avec Michel Carré. On lui doit également le livret des Les Contes d'Hoffmann (1881) de Jacques Offenbach, La Colombe, Le Médecin malgré lui, Philémon et Baucis, Polyeucte, La Reine de Saba et Romeo et Juliette de Charles Gounod: Néron de Anton Rubinstein; Galathée de Victor Massé; Le Pardon de Ploermel (revu Dinorah) de Giacomo Meyerbeer; Le Timbre d'argent de Camille Saint-Saëns et Hamlet, Mignon et Francesca da Rimini de Ambroise Thomas.

Son père, Nicolas Alexandre Barbier (1789-1864) était peintre, dont plusieurs des œuvres ont été commandées par Louis-Philippe. Son fils, Pierre Barbier, était également librettiste et écrivain.