Barbara Cook avait commencé sa carrière à l’âge de 24 ans dans Flahooley, une production qui ne dura pas très longtemps. Elle s’attire la sympathie des critiques grâce à son interprétation de Cunégonde dans l’opérette Candide de Léonard Bernstein en 1956.
L’année suivante elle joue dans Carousel, mais c’est en 1957 qu’elle se fait vraiment remarquer grâce à The Music Man, où elle joue le rôle de la bibliothécaire Marianne pour lequel elle obtient un Tony Award. Elle crée ensuite le rôle d’Amélia Abash dans She Loves Me en 1962 qui n’a fait qu’affirmer sa place à Broadway.
« Ice Cream » fut pendant longtemps sa chanson signature.
Elle enchaîne différents rôles dans Funny Girl, The King and I, Show Boat. Dans les années 70, sa carrière décline, Barbara Cook se retire petit à petit de la scène sans pour autant la quitter. Elle enregistre plusieurs albums de reprise de standards de Broadway et enchaîne les tournées de récitals. On la retrouve en 1985 pour la reprise de Follies en concert.
Elle joue ensuite en 1988 dans Carrie, The Musical qui a été son dernier rôle sur scène. Elle continue ensuite les séries de concerts et les grands événements à Broadway. En 2016, elle publie une autobiographie puis annonce sa retraite en 2017. La chanteuse est morte d’une insuffisance respiratoire.