В 1984 году окончила лечебный факультет Кемеровского государственного медицинского института. В 1989г. защитила кандидатскую диссертацию, в 1996 - докторскую диссертацию.

С 1997 г. заведующая кафедрой внутренних болезней и клинической иммунологии, а с 2007 г. - заведующая кафедрой кардиологии и сердечно-сосудистой хирургии ФГБОУ ВО КемГМУ, с 2008 г. - заведующая отделом мультифокального атеросклероза УРАМН НИИ КПССЗ СО РАМН. С декабря 2011 г. является директором НИИ КПССЗ.

О. Л. Барбараш является ведущим ученым по изучению клинических особенностей и вкладу различных факторов в механизм формирования мультифокального поражения при атеросклерозе; разработке эффективной программы его вторичной профилактики. Ее научные труды признаны как в России, так и за рубежом. В рамках приоритетного направления развития науки и техники в России «Науки о жизни» под руководством Ольги Леонидовны проводятся фундаментальные научные исследования по направлениям: изучение молекулярных, организменных и популяционных закономерностей формирования мультифокального атеросклеротического поражения; создание новых биоматериалов для сердечно-сосудистой хирургии, их экспериментальная и клиническая апробация; научное обоснование и разработка перспективных моделей оказания медицинской помощи при болезнях системы кровообращения в условиях промышленного региона. Результаты этих научных исследований являются основой для разработки стратегии уменьшения негативного воздействия социальных перемен на состояние здоровья людей. В ближайшие годы эти научные результаты станут значительным вкладом в дело изучения взаимного влияния социальных, семейных, индивидуальных и генетически детерминированных заболеваний, что отразится на улучшении профилактики сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) в России и во всем мире.

Под руководством О.Л. Барбараш успешно разрабатываются и широко внедряются в практику оказания высокотехнологичной медицинской помощи при ССЗ результаты научных исследований. Кроме этого, под руководством Ольги Леонидовны проводятся межотраслевые научные исследования, поддерживаемые грантами научных фондов: РНФ, РФФИ, РГНФ и др.

Результаты научной деятельности О.Л. Барбараш представлены более, чем в 1800 научных работах, в том числе в 35 монографиях и главах в монографиях, 42 охраняемых объектах интеллектуальной собственности. Под ее руководством защищено и утверждено ВАК 20 докторских и 71 кандидатских диссертаций. Индекс Хирша (РИНЦ) – 50, WoS – 41, Scopus - 40.

Свою научную и административную работу О.Л.Барбараш сочетает с активной педагогической деятельностью, возглавляя кафедру кардиологии и сердечно-сосудистой хирургии ФГБОУ ВО «Кемеровский государственный медицинский университет» Минздрава России, и уделяя большое внимание подготовке молодых специалистов. Барбараш О.Л. руководит кружком студенческого научного общества на кафедре кардиологии и сердечно-сосудистой хирургии, под ее руководством выполняются студенческие научно-исследовательские работы; активно участвует в проведении дней специалистов, «круглых столов» для терапевтов и кардиологов.

О.Л.Барбараш - член Профильной комиссии МЗ РФ по кардиологии, Главный внештатный специалист-кардиолог Сибирского Федерального округа, член объединенного ученого совета СО РАН по медицинским наукам, эксперт Департамента инновационного развития и научного проектирования Минздрава России. Председатель Диссертационного совета 24.1.175.01 на базе НИИ КПССЗ по защите докторских и кандидатских диссертаций по специальностям: 3.1.20 – кардиология, 3.1.15 сердечно-сосудистая хирургия. Член Европейского общества кардиологов (European Society of Cardiology), эксперт и член Президиума правления Российского кардиологического общества, член правления Национального общества по изучению атеросклероза и секций по острому коронарному синдрому, вегетативной дисфункции, кардиореабилитации, атеротромбозу, председатель Кузбасского отделения РКО и секции «Кардиосоматика». Участвовала в подготовке и публикации Национальных Российских рекомендаций по ведению пациентов с острым коронарным синдромом и подъемом сегмента ST (2007г.), стандартов по артериальной гипертензии (2008г.), антитромбоцитарной терапии (2009г.), по ведению пациентов с сосудистой артериальной патологией (2010г.), по реабилитации и вторичной профилактике у больных, перенесших острый инфаркт миокарда с подъемом сегмента ST (2014 г.), по коморбидной патологии в клинической практике (2019 г.).

Эксперт РАН, РФФИ.

О.Л.Барбараш является заместителем главного редактора научно-практического рецензируемого журнала НИИ КПССЗ «Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний», входящего в перечень ВАК и Scopus (c 2021 г.), а также членом редколлегий/редсоветов ведущих российских журналов по кардиологии:

- «Атеросклероз», 

- «Креативная кардиология»,

- «Сибирское медицинское обозрение»,

- «Проблемы женского здоровья»,

- «Сибирский журнал клинической и экспериментальной медицины»,

- «Кардиологический вестник»,

- «Русский медицинский журнал»,

- «Кардиология: новости, мнения, обучение»,

- «Фундаментальная и клиническая медицина»,

- «Медицинский алфавит»,

- «Профилактическая медицина»,

- CardioСоматика

- Consilium Medicum

Достижения О.Л. Барбараш в сфере образования и науки отмечены профессиональными наградами и благодарностями:

- Медаль «За достойное воспитание детей» (2004);

Медаль «За служение Кузбассу» (2007);
Почетная грамота Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации (2007);
Медаль «За веру и добро» (2011);
Золотая медаль ККЦ «За вклад в развитие кардиологии» (2016);
Памятная юбилейная медаль Сибирского отделения Российской академии наук (2017);
Почетная грамота Совета Федерации Федерального собрания РФ (2018);
Награда Российского кардиологического общества – премия имени А.Н. Климова за фундаментальные исследования в области атеросклероза (2018);
Благодарность Председателя Совета Федерации Федерального собрания Российской Федерации (2019);
Медаль III степени «За особый вклад в развитие Кузбасса» (2019);
Благодарность Губернатора Кемеровской области (2019);
Почетный знак Совета народных депутатов Кемеровской области за заслуги перед Кемеровской областью (2019);
Почетное звание «Профессор Кузбасса» (2021);
Бронзовый знак «За заслуги перед городом Кемерово» (2021);
Звание «Академик РАН» (2022);
Звание «Заслуженный деятель науки РФ» (2022).