Illustratore e autore, Paolo Barbieri ha realizzato innumerevoli copertine per autori quali Michael Crichton, Ursula K. Le Guin, George R. R. Martin, Umberto Eco, Marion Zimmer Bradley, Herbie Brennan, Cassandra Clare, Laura Gallego García, Alberto Angela, Valerio Massimo Manfredi, Wilbur Smith e tante altre prestigiose firme. Nel 2001 è direttore del reparto colori alle scenografie in Aida degli alberi, film d’animazione italiano diretto da Guido Manuli e con la colonna sonora di Ennio Morricone. 
Paolo ha al suo attivo i due libri illustrati del Mondo Emerso (Creature del Mondo Emerso e Guerre del Mondo Emerso - Guerrieri e Creature) e ha realizzato decine di copertine per i romanzi fantasy di Licia Troisi pubblicati da Mondadori dal 2004 al 2015) e le copertine delle due serie Panini Comics ispirate al Mondo Emerso. 
Nel 2019 ha realizzato Draghi, Dirigibili e Mongolfiere - C’era una volta a Milano (illustrazioni di Paolo Barbieri, racconto di Luca Crovi), Oligo Editore.
Barbieri ha realizzato vari libri illustrati con Lo Scarabeo: Zodiac (2016), Night Fairies (2020, prefazione di John Howe), Alice in Wonderland illustrato da Paolo Barbieri (2022), Il Mago di Oz illustrato da Paolo Barbieri (2023) e GATTI, Leggende e Misteri (2025). 
Alice in Wonderland è stato scelto dalla Lewis Carrol Society tra i migliori 10 libri illustrati di Alice usciti durante l'anno.
Dal 2021 Barbieri inizia la collaborazione con la Sergio Bonelli Editore, pubblicando vari titoli di libri illustrati: L’Inferno di Dante (2021), Favole degli Dei-Eroi, Creature e Divinità della Mitologia Greca (2022), Fiabe immortali (2022), L’Apocalisse illustrata da Paolo Barbieri (2023), Storie di Unicorni (2024) e Draghi-iCustodi delle Stelle (2025).
Sempre per Bonelli Editore Barbieri realizza altri due libri illustrati tratti da grandi classici della letteratura: L'Odissea (2024) e Dracula (2025).
Nel 2021 varie tavole dell’Inferno di Dante sono state selezionate dal Ministero degli Affari Esteri per la mostra itinerante “Dante Ipermoderno”, mostra che ha toccato gli istituti di Cultura Italiana all’estero in città quali Madrid, Praga, Belgrado, Atene, Mosca e Londra. Nel 2022 le tavole di Favole degli Dei vengono esposte presso il Museo Archeologico Nazionale di Napoli. 
L'Inferno di Dante viene ripubblicato nel 2026 da Sergio Bonelli Editore in una nuova edizione con testo integrale e con l'aggiunta di ulteriori illustrazioni.
Paolo Barbieri ha realizzato il poster ufficiale di Lucca Comics and Games 2021, i poster di Romics 2018 e 2023, le cover art per la Ferrari (Gran Premio del Qatar/Losail 2021, Gran Premio del Giappone/Suzuka 2022 e Gran Premio d’Olanda 2023) e l’immagine pubblicitaria per la campagna Casio A100/Alien.