Рефаэли рано начала модельную карьеру. Впервые она снялась в рекламном ролике в возрасте восьми месяцев. Однако до 15 лет Бар не принимала участия ни в каких съемках, так как Рефаэли потребовалось исправление прикуса с помощью брекетов. В 2000-м году девушка их сняла, и вскорости подписала контракт с американским агентством «Irene Marie Models». Первые заметные работы последовали в том же году. Рефаэли подписала контракты с модными брендами "Castro" и "Pilpel", а затем снялась в рекламном ролике шоколада "Milky". Тогда же, в 2000-м году, Бар завоевывает титул «Модель года» на израильском конкурсе красоты.
В 2002 году модель можно было увидеть в каталогах одежды израильской марки "Renuar".
В 2003 году Рефаэли вышла замуж за Арика Вайнштайна, однако спустя два года брак был расторгнут. Через несколько лет это событие вызвало крупный скандал, поскольку выяснилось, что модель связала себя узами брака ради того, чтобы не идти в армию (в Израиле и мужчины и женщины, достигшие 18-летия, являются военнообязанными). Некоторые общественные организации Израиля призывали бойкотировать продукцию, которую рекламировала Реафаэли.
До 2005 года Рефаэли приписывают отношения с актером Дэвидом Шарве. С 2005 по 2009 год модель встречалась с известнейшим актером Леонардо ДиКаприо. В 2010 году пара предпринимает попытку воссоединения, но в 2011 году расстается снова.
В 2005 году Рефаэли появляется в эпизоде израильского сериала «Возьми» (Pick Up).
2006 год был отмечен появлением Рефаэли на обложках французского "Elle", итальянских "Maxim" и "GQ".
В 2007 году девушка снимается для "Sports Illustrated Swimsuit Issue", став первой израильской моделью, сотрудничавшей с журналом. Во время фотосессии модель позировала с группой "Aerosmith".
В 2008 году фотография израильской модели украшает обложки "Arena" и французского "Elle". В это же время Бар снимается в рекламной кампании "True Religion Jeans" и вместе с актером Джеком Хастоном принимает участие в фотосессии для журнала "i-D". В этом же году Рефаэли становится со-ведущей канала "Bravo" в специальном проекте «Tommy Hilfiger Presents Ironic Iconic America», основанной на книге «Ironic Iconic America».
В 2009 году Бар Рефаэли появляется на обложке итальянской версии "Elle". Кадр из этой сессии был размещен на борту самолета Боинг 737, в рамках рекламной кампании авиаперевозчика "Southwest Airlines". Рекламная акция вызывает бурную волну протеста среди пассажиров, которые посчитали ее неподходящей и оскорбительной для семейных ценностей.
В октябре того же года Рефаэли оказывается втянутой в аналогичный скандал. Билборд в Тель-Авиве, на котором модель изображена полуобнаженной, некоторые радикально настроенные группы посчитали «отравляющим» общество. В достаточно короткий срок билборд был демонтирован.
В 2009 году Рефаэли становится лицом кампании "Garnier", а также сотрудничает с такими гигантами, как "Subaru" и "Accessorize". Помимо этого в ее послужном списке контракты с "Besni", "Marco Bicego", "Rampage", "Passionata" и "Victoria’s Secret".
В 2009 году Рефаэли получила награду “World Style Award”, за «естественную элегантность, чувство стиля и способность к состраданию». В октябре того же года Рефаэли становится со-организатором одной из модных пресс-конференций в Турции. В этом году получает продолжение телевизионная карьера модели: Бар становится ведущей проекта MTV «Дом стиля».
Журнал "FHM" неоднократно включал модель в список 100 самых сексуальных женщин мира. Бар занимает 42-е место в 2008 г., 57-е в 2010 году, и 97-е в 2011. В аналогичном рейтинге журнала "Maxim" в 2012 году Рефаэли занимает первую позицию.
В 2010 году Рефаэли снимается в фильме «Период», у режиссера Хаима Бузагло. Премьера, которую посетила Бар, состоялась 18 января 2011 года.
В качестве гостя Рефаэли принимает участие в съемках четвертого сезона «Germany’s Next Topmodel», который ведет Хайди Клум.
Осенью 2011 в рамках промо-тура аромата «Especially» от Escada Рефаэли посещает Барселону, а затем Москву, где принимает участие в показе, а также проводит автограф-сессию. В том же месяце Бар снимается в рекламной кампании французского бренда «Bel Air». В этом же году Бар в сотрудничестве с бывшей моделью, а ныне адвокатом Дуди Бальсаром запускает линию дизайнерского нижнего белья «Under.me», которая продается через интернет. Для рекламной кампании собственной марки модель снимается обнаженной и собственноручно выкладывает ролик в сеть, надеясь на успех в продвижении своей продукции. Уже за первый год выручка бренда составила более миллиона долларов.