Barbara Stanwyck was van Iers-Schotse afkomst en de jongste van vijf kinderen. Haar moeder, de bijzonder katholieke Catherine McGee, stierf al in 1910, een week nadat ze van een tram was gevallen. Een week later verdween ook haar vader Byron Stevens geheel onverwacht uit haar leven. Barbara bleef dus alleen achter, haar broer en haar zus Ruby werden geplaatst in een pleeggezin. In 1912 vernam men dat hun vader op zee overleden was.

Op 13-jarige leeftijd verliet Barbara haar school en bekwaamde zich verder in het dansen. Daarnaast werkte ze als inpakster in een warenhuis in New York en deed ook wat slecht betaalde jobs waar geen opleiding voor nodig was, tot ze op de leeftijd van 15 jaar als koorzangeres aan de slag kon bij de Ziegfeld Follies. Op 20 oktober 1926 maakte ze in het Hudson theater haar toneeldebuut in het door Willard Mack geregisseerde Broadway-melodrama The Noose, een stuk dat vertoond werd tot juni 1927. Het was op aandringen van Mack dat ze haar naam wijzigde in Barbara Stanwyck, geïnspireerd naar het personage Jane Stanwyck in het toneelstuk Barbara Frietchi.
Daarnaast mocht ze de hoofdrol vertolken in het stuk Burlesque. Ze was ook te zien als cabaretdanseres wat dan weer aansloot bij haar langspeelfilmdebuut in Broadway Nights waar ze de rol speelde van een danseres. De eerste geluidsfilms van Warner en Columbia stonden garant voor een goede samenwerking tussen haar en regisseurs als Frank Capra en William Wellman en zorgden er voor dat ze tegen eind de jaren '30 een heuse ster werd.

in 1928 trouwde Barbara Stanwyck met de egoïstische, roodharige en reeds twee maal gescheiden Frank Fay die actief was op vlak van toneel en het vaudeville-circuit. Ze adopteerden in 1932 een kind, die de naam Anthony Dion Fay kreeg. Nogal verrassend eigenlijk want geen van de twee had ooit de wens uitgesproken om kinderen te krijgen en indien er ooit een voorafgaand onderzoek was geweest naar hun levensomstandigheden, dan zou hun wens tot adoptie zeker geweigerd zijn geweest. Echt veel tijd met hun zoon brachten ze niet samen door, overdag werkte Barbara voor de studio, 's avonds en 's nachts zette het paar de spreekwoordelijke bloemetjes buiten. De twee hadden ook maar weinig vrienden en als er dan al eens iemand werd uitgenodigd bij hen thuis was Dion nergens te bespeuren, hij zat opgesloten in zijn kamer samen met het kindermeisje 'voor zijn eigen veiligheid'. Fay zou hem ooit zelfs in een dronken bui in hun privézewembad gegooid hebben...
Dion raakte om voor de hand liggende redenen vervreemd van zijn moeder, Fay werd in 1962 gearresteerd voor het verkopen van pornografie.
Er was tussen de twee ook regelmatig sprake van intrafamiliaal geweld waarbij Stanwyck frequent in de klappen deelde, soms voor de ogen van het publiek. Ondanks alles verklaarde Barbara begin 1935 aan journalisten: "I'll never divorce Frank Fay! Never! You can gossip all you want, but if I can't stay married, I'll get out of pictures."
Ze hield zich niet aan haar belofte: in 1935 scheidde ze van Fay en er volgde een heuse vechtscheiding. Fay klaagde Stanwyck aan en wou kost wat kost nog contact hebben met zijn zoon omdat Stanwyck die volgens hem afschermde zodat hij een goed contact kon hebben met Robert Taylor die Stanwyck ondertussen had leren kennen. Fay won de rechtszaak in januari 1938.

Het was in deze periode dat Barbara Stanwyck Warner Bros verliet en de freelance toer op ging met de titelrol in Annie Oakley (1935) van George Stevens als eerste realisatie. Op de set van His Brother's Wife (1936) leerde ze de knappe Robert Taylor kennen waar ze later mee zou trouwen.

Stanwyck was niet vies van een scheve schaats en sprak niet alleen ook al eens af met George Brent maar werd ook gespot met Byron Stevens. Op 14 mei 1939 trouwde ze alsnog met Robert Taylor. Maar dat zag haar schoonmoeder dan weer niet zitten, die ging in hongerstaking waardoor de bruidegom zijn huwelijksnacht niet met zijn kersverse echtgenote maar met zijn moeder doorbracht. Het klikte niet echt tussen Stanwyck en Taylor en de weinige keren dat ze beiden een dag vrij hadden koos Taylor er voor om de stad te ontvluchten en naar het platteland te trekken om er te gaan jagen. In 1941 gingen de twee al een eerste keer uit elkaar maar de bom barstte pas echt in augustus 1950. Taylor trok zes maand naar Rome om er Quo Vadis op te nemen en begon er een affaire met Lia Di Leo die een klein rolletje had in de film. Stanwyck kreeg lucht van de zaak en vroeg op 16 december 1950 de echtscheiding aan, ze scheidden in 1951. Het was in deze periode dat er ook geruchten opdoken rond de seksuele geaardheid van de twee, Joan Crawford, Marlene Dietrich en Stanwycks publicist Helen Ferguson (die haar 27 jaar lang maandelijks $ 400 aanrekende) zijn de belangrijkste namen die genoemd werden als vermoedelijke minnaressen.

Chronologisch heel moeilijk in te passen in deze biografie maar dit willen we je zeker niet onthouden. Op 17 juli 1931, de dag na haar 24e verjaardag, belde Barbara Stanwyck Harry Cohn op. Ze liet hem weten dat ze niet in staat was om naar haar werk te komen, gelet op de professionele verplichtingen die haar echtgenoot had in New York, ze vroeg ook om haar loon van $ 30.000 die ze kreeg per film, op te trekken naar $ 50.000 en beloofde om, indien hij op dit voorstel inging, ze alles opnieuw zou bekijken... In september van datzelfde jaar zorgde Columbia er voor dat ze bij geen enkele studio nog aan de bak kwam. Ze keerde terug naar Hollywood met de spreekwoordelijke staart tussen haar benen tot Cohn verrassend genoeg dan toch bereid was om haar de gevraagde $ 50.000 per film te betalen. Forbidden (1932) volgde, een film waarbij ze gekwetst raakte na de val van een paard.

In de jaren '40 bereikte haar carrière een hoogtepunt, ze was te zien in komische rollen als The Lady Eve (1941), een film waarin ze haar spreekwoordelijke tanden zette in de verlegen miljonair Henry Fonda, maar ook in Ball of Fire (1941) met Gary Cooper. Ook de rol van femme fatale was haar niet onbekend: in The Strange Love of Martha Ivers (1946) bijvoorbeeld en al zeker in Double Indemnity van Billy Wilder, één van haar beste rollen ooit, waarin ze zorgde voor een boeiende karakterschets van vrouwelijke harteloosheid. In de film kan ze een verzekeringsmakelaar (Fred MacMurray) overtuigen om voor haar een moord te plegen.
In 1944 werd Barbara Stanwyck uitgeroepen tot de best betaalde actrice in Hollywood en meteen ook de best betaalde vrouw in de Verenigde Staten, gevolgd door Bette Davis op een eervolle tweede plaats.

Eind de jaren '60 leek haar carrière voorbij. Ze was te zien naast Elvis Presley in Roustabout maar speelde samen met haar tweede ex-man Robert Taylor de hoofdrol in haar laatste film: The Night Walker. Wat nog volgde was wat werk voor televisie: The Barbara Stanwyck Show (19 september 1960 tot 11 september 1961) en een eigen western-serie: The Big Valley (15 september 1965 tot 19 mei 1969). Ze kreeg voor beide een Emmy.

Op 27 oktober 1981 werd Barbara Stanwyck thuis overvallen door een gewapende inbreker. Ze kreeg rake klappen met een vuurwapen en werd opgesloten in een kast. Er werden $ 5000 aan juwelen gestolen.

Stanwyck ontving in 1982 een ere-Oscar/honorary award "for superlative creativity and a unique contribution to the art of screen acting."

In 1983 leek het wel alsof ze in pensioen was maar men haalde haar toch terug voor de tv-camera in de miniserie The Thorn Birds waar ze ook al een Emmy voor won. Enkele jaren later was ze te zien in de spinoff serie Dynasty II:The Colby's (1985-1986).

In mei 1984 werd cataract vastgesteld in beide ogen, in december onderging ze hiervoor een operatie.
Op 22 juni 1985 ontstond er brand in haar woning in Beverly Hills, gelegen Loma Vista Drive 1055.

Barbara Stanwyck rookte en dronk veel en probeerde op die manier te ontsnappen aan de eenzaamheid. In juni 1988 werd ze met een longontsteking opgenomen in St. John's Hospital in Santa Monica Californië, drie weken later mocht ze het ziekenhuis terug verlaten. In mei 1989 werd ze opnieuw gehospitaliseerd in hetzelfde ziekenhuis, deze keer voor blaasproblemen. Op 9 januari 1990 volgde een nieuwe opname voor een longontsteking en een longziekte. Onderzoeken brachten aan het licht dat er ook sprake was van een longemyfseem (een permanente beschadiging van de longblaasjes). Ze stierf in aanwezigheid van Nancy Sinatra en werd gecremeerd op 25 januari 1990.

Er werden meerder boeken geschreven over haar: Stanwyck, The Untold Biography (1986) van Jane Ellen Wayne en Stanwyck (1994) van Axel Madsen zijn de belangrijkste.