Nascida Ruby Stevens, foi a mais nova de cinco irmãos. Ficou órfã de mãe aos dois anos, e pouco depois o pai abandonou a família, indo trabalhar na Zona do Canal do Panamá. Foi criada, alternadamente, por uma família amiga e pela irmã corista, Mildred, no Brooklyn.
Entre os oito e onze anos, viajava nas férias com a irmã Mildred em seus espetáculos. Aos onze anos, foi morar com um casal de origem judaica, sem filhos, os Harold Cohens, de Flatbush, onde experimentou a afeição pela primeira vez. Com a gravidez da Sr.ª Cohen, porém, foi novamente rejeitada. Deixou a escola aos 13 anos, apesar de a Escola Superior Erasmus Hall, no Brooklyn, a registrar como "diplomada com distinção".
Começou a trabalhar omitindo sua idade, numa grande loja de departamentos no Brooklyn, e posteriormente trabalhou para a Companhia Telefônica de Nova York. Dividia um flat com Maude Groodie, atriz de Vaudeville, amiga dos tempos em que viajava com Mildred.
Virou corista aos 15 anos em cabarés de Nova York, contratada por Billy Crisp e Earl Lindsay. Em 1926, um amigo a apresentou a Willard Mack, um produtor e diretor que a contratou para um de seus shows. Participou de The Noose, que teve 197 apresentações no Teatro Hudson, e mudou o seu nome para Bárbara Stanwyck, por sugestão de Willard, que juntou o nome de uma peça (Barbara Fritchie), com o nome da atriz que a interpretava (Jane Stanwick), alterando para depois para Stanwyck. O sucesso foi grande e ali nascia Barbara Stanwyck, mais tarde uma lenda de Hollywood.
Em 1927, estrelou Burlesque, como estrela absoluta: 338 apresentações. Os direitos da peça foram comprados pela Paramount para o cinema, tendo o nome mudado para The Dance of Life ("No Rodopio da Vida") (1929), porém foi substituída por outra atriz, Nancy Carroll.
Em 1927 foi para Hollywood e estrelou Broadway Nights ("Noites da Broadway), sem maior representação para sua carreira. Em 1929, estrelou The Locked Door ("Entre Portas Fechadas"), que foi um fracasso na época. O sucesso só veio ao trabalhar com Frank Capra em Ladies of Leisure ("A Flor dos Meus Sonhos"), em 1930.
A atriz foi casada duas vezes, a primeira com Frank Fay que, convencido do seu talento como atriz, a levou para Hollywood em 1930 e conseguiu-lhe alguns testes. O casal adotou o menino John Charles Green, que teve seu nome mudado para Dion Anthony Fay. Logo depois o casal se separou, e tiveram uma longa luta judicial pela custódia do menino, que foi conseguida por Bárbara. Dion morreu em 1961.
O segundo casamento foi com o ator Robert Taylor, em 1939, e durou 11 anos, até 14 de dezembro de 1950, quando Bárbara prometeu, e cumpriu, nunca mais se casar.
Dois de seus papéis mais marcantes e que lhe valeram dois prêmios Emmy de televisão foram a matriarca da série de TV Big Valley, na década de 60, e a fazendeira Mary Carson em Pássaros Feridos, produzida em 1983. Teve quatro indicações para o Óscar mas acabou levando apenas um honorário pelo conjunto da sua obra, em 1982.
Barbara morreu de insuficiência cardíaca, aos 82 anos, no St. John's Hospital, tendo ao seu lado Nancy Sinatra, sua grande amiga. O corpo da atriz foi cremado, e suas cinzas espalhadas em Lone Pine, Califórnia nos Estados Unidos.
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