Barros ist ein echtes Urgestein im GP-Sport. Bei seinem Debüt 1986 (80 ccm) war er 15 Jahre alt. Mit 19 Jahren bestritt er 1990 in Suzuka auf Cagiva seinen ersten Halbliter-GP.

1993 ließ Barros beim letzten Rennen der Saison im spanischen Jarama zum erstenmal aufhorchen mit einem GP-Sieg. Sein absoluter Durchbruch war es aber dennoch nicht. Schlimmer: Bei diesem einen Sieg blieb es bis am Sachsenring 2001. Dazwischen lagen Ehrenplätze in den Rennen und in den Gesamtwertungen.

1996 beschloss Barros mit Platz vier sein bestes WM-Jahr. Auch in der Saison 2000 belegte der Brasilianer auf einer Pons-Honda Platz vier in der Endabrechnung. Sein Image als Schattenfahrer wurde er spätestens in der Saison 2002 los, als Barros kurzfristig sogar an die Leistungen eines Rossis anknüpfte.

In Motegi (Japan) beim viertletzten Grand Prix des Jahres erhielt der Brasilianer von HRC eine Honda RC211V. Barros gewann mit der Viertakt auf Anhieb, ließ noch einen zweiten, dritten und weiteren ersten Platz folgen. 

2003 wurde Barros überraschend ins Yamaha-Team des Franzosen Hervé Poncheral an der Seite von Olivier Jacque transferiert. Dieses Wagnis ließ sich der Brasilianer mit 2,5 Millionen Dollar vergüten. Es wurde ein Frustjahr. Die Titelträume waren schnell verflogen. Gleich beim Auftakt in Suzuka (Japan) zog sich Barros eine Verletzung zu, die ihn bis zum Saisonende verfolgte. Die Saisonbilanz war ernüchternd: Kein Sieg, kein Podiumsplatz und nur Platz neun am Ende. 

2004 kehrt Barros wieder zurück ins Honda-Team. Der Brasilianer nahm im offiziellen HRC-Team den Platz von Valentino Rossi ein.