Dedicat professionalment a l’animació des del 1937, aquest any s’incorporà a la Metro Goldwyn Mayer, on conegué William Hannah, amb el qual s’associà: el 1940 estrenaren la primera producció Puss Gets the Boot , que va obtenir un gran èxit i els personatges de la qual donarien lloc més endavant a Tom & Jerry. Després del tancament de l’estudi (1957) establiren la pròpia empresa d’animació, on col·laborà també el dibuixant Ed Benedict, que posà en pràctica un plantejament nou, basat en un dibuix simple i reduïnt el nombre de seqüències. El 1960 obtingueren un èxit esclatant amb Els Picapedra, que es convertí en una de les sèries de televisió més vistes durant molts anys en molts països. Èxits posteriors foren Huckleberry Hound, l’Os Iogui i Scooby Doo. Per aquestes i altres sèries William Hannah i Joseph Barbera reberen vuit premis Emmy. El 1966, tot i la bona marxa del negoci, van decidir vendre la productora a Taft Productions, tot i que van continuar treballant en la indústria. El 1994 publicà l’autobiografia My Life in Toons . Després de la mort de Hannah l’any 2001, Barbera continuà treballant com a productor executiu de la Warner Bros. Animation.