Ordonné diacre à la Pentecôte 1976 et prêtre le 17 décembre 1977 pour le diocèse de Créteil, il est successivement : vicaire et aumônier de lycée à Vincennes (1978-1985), aumônier de lycée et vicaire paroissial à Saint-Maur (1985-1991), curé de Boissy-Saint-Léger et aumônier de lycée (1991-1994), délégué diocésain à l’œcuménisme et prêtre Fidei donum et professeur de théologie au grand séminaire de Fianarantsoa à Madagascar (1994-1998), curé de Bry-sur-Marne (1998).
Le pape Jean-Paul II nomme Mgr Philippe Barbarin évêque de Moulins le 1er octobre 1998. Mgr Philibert Randriambololona, archevêque de Fianarantsoa, le consacre évêque le 22 novembre 1998. Il est nommé archevêque de Lyon le 16 juillet 2002.
Mgr Philippe Barbarin est membre de la Commission sociale de la Conférence des évêques de France et président du Comité épiscopal pour la santé.
Mgr Barbarin était il y a une dizaine de jours l’invité du Centre Saint-Louis de France à Rome, où il a évoqué la figure du cardinal Heanry de Lubac dont il fut le disciple.