Choć jej kult jest bardzo rozpowszechniony w całym Kościele, to jednak nie dysponujemy zbyt pewnymi wiadomościami historycznymi o jej życiu i męczeństwie.
Podania głoszą, że była córką bogatego poganina o imieniu Dioskur. Urodziła się w Heliopolis, dzisiejsze Baalbek w Libanie. Ojciec wysłał ją do szkoły w Nikomedii, współczesny Izmit w Turcji, niedaleko Konstantynopola. Tam Barbara zetknęła się z chrześcijanami. Zainteresowała się ich nauką i życiem. Przyjęła chrzest i złożyła ślub czystości.
Gdy ojciec dowiedział się, że córka została chrześcijanką, chciał ją zmusić do zamążpójścia i zamknął ją w wieży. Była głodzona i straszona, ale nie wyrzekła się wiary i sprzeciwiała się naciskom ojca, co wywoływało jego wielki gniew.
Na początku IV wieku, za panowania cesarza Maksymiana Galeriusza, wybuchły krwawe prześladowania chrześcijan. Wtedy ojciec doniósł na Barbarę do sędziego. Ten kazał ją ubiczować, ale nie zrobiło to na niej większego wrażenia. Według podań biczowanie było dla niej, jak muskanie pawich piór, a na dodatek, w nocy przyszedł do niej anioł, który uleczył jej rany i przyniósł Komunię św. Potem sędzia nakazał, by Barbarę bito maczugami, przypalano ogniem, a w końcu nakazał obciąć jej piersi. Chciał ją tak okaleczoną i zhańbioną pędzić ulicami miasta, wystawiając na pośmiewisko i ku przestrodze dla innych. Wtedy jednak zjawił się anioł i zasłonił jej ciało białą szatą.
Sędzia skazał ją zatem na ścięcie mieczem, które miał wykonać jej ojciec. Gdy tylko podniósł rękę na córkę i odłożył miecz, uderzył w niego piorun i zabił go.
Barbara poniosła śmierć męczeńską około roku 305. Prawdopodobnie w Nikomedii, choć niektórzy wskazują na jej rodzinne miasto, Heliopolis.
Śmierć św. Barbary z ręki własnego ojca rozsławiła ją w całym świecie chrześcijańskim. Szybko pojawiły się jej żywoty po grecku i innych językach wschodnich, a w średniowieczu w językach europejskich. Szybko też rozprzestrzenił się jej kult.
Relikwie św. Barbary zostały sprowadzone do Konstantynopola przez cesarza Justyniana w VI wieku. W 1202 roku przeniesiono je do Wenecji. Dzisiaj znajdują się w pobliskim Torcello.
Św. Barbara czczona jest jako patronka dobrej śmierci. Jako swoją szczególną orędowniczkę mają ją ci, którzy pracują w trudnych warunkach i narażeni są na śmierć nagłą i niespodziewaną. Dlatego wzywają ją górnicy, hutnicy, marynarze, rybacy, ale też żołnierze i więźniowie.
Dzisiejsza patronka należy do grona Czternastu Świętych Wspomożycieli. To grono orędowników, których wstawiennictwo u Boga Kościół uznaje za bardzo skuteczne, szczególnie w przypadku różnych chorób. Kult świętych wspomożycieli rozwinął się od XIV wieku w związku z epidemią dżumy.
W ikonografii św. Barbara ukazywana jest w długiej tunice i płaszczu, najczęściej w koronie na głowie. W ręce trzyma kielich i Hostię, znak przyjścia do niej anioła z Komunią św. W tle ukazywana jest wieża, w której była więziona. Ma ona zwykle trzy okna, przypominające Barbarze prawdę o Trójcy Świętej. Zwykle też w ręku trzyma gałązkę palmową i miecz, by zaznaczyć, jaką śmiercią zginęła. Jej atrybuty to kielich z Hostią, księga, gałązka palmowa, wieża i miecz.