Закончил престижный столичный лицей Шапталя. Учился у Ш. Дюллена, играл у него в труппе (1933—1935), позже ставил в его театре Лафорга, Фолкнера, Гамсуна (последнего — вместе с Роже Бленом). Увлекался мимическим искусством. В 1940—1946 — в «Комеди Франсез», поставил "Федру" Расина, "Атласный башмачок" Клоделя. В 1945 с огромным успехом сыграл мима Батиста Дебюро в фильме М.Карне «Дети райка» (по сценарию Ж.Превера).
В 1946 году основал вместе с женой, актрисой Мадлен Рено (1900—1994) театральную компанию Рено-Барро; с 1953 выпускаются Тетради компании. В 1959 по предложению министра культуры Андре Мальро возглавил столичный театр «Одеон».
На сцене театра шли пьесы классического репертуара (Шекспир, Расин) и современные произведения — драмы Беккета, Жене, Маргерит Дюрас.
В мае 1968 года Барро открыл театр для бунтовавших студентов, которые размещались в нём на протяжении месяца. Из-за этого под давлением А. Мальро он был вынужден покинуть пост директора и вместе с труппой оставить Одеон. Создал собственный театр Д’Орсэ (впоследствии — фр. Le théâtre du Rond-Point), где ставил оригинальные композиции на основе текстов Рабле, Вольтера, Ницше, Жарри. Приверженец «тотального театра», Барро считал себя учеником А. Арто.
Жан-Луи Барро умер 22 января 1994 года в Париже, в возрасте 83 лет, от сердечного приступа. Вместе со своей женой, пережившей мужа на семь месяцев, он покоится на парижском кладбище Пасси (Cimetière de Passy).