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).
Завещание доктора Корделье
Удивительная судьба Дезире Клари
Странная драма
Карне, человек с кинокамерой