Барбара Брыльска родилась 5 июня 1941 года в местечке Скотники возле Лодзи, Польша. Отец ее был слесарем, а мама шила. С детства Барбара отличалась самостоятельностью. В детстве она увлекалась живописью, в 15 лет снялась в эпизодической роли в фильме «Калоши счастья». После съёмок стала заниматься в театральном кружке, училась в Лодзинской высшей театральной школе, затем окончила Высшую школу театра, кино и телевидения в Варшаве.
В 1963 году Барбара Брыльска снялась в фильме «Их будни». В 1966 году она сыграла в фильме «Фараон», по роману Болеслава Пруса, где исполняла роль жрицы Камы.
К числу лучших работ Барбары относятся такие фильмы как «Пан Володыевский» (1969), «Анатомия любви» (1972), «Города и годы» (1973). Она работала со многими советскими, чехословацкими и болгарскими кинорежиссёрами. В нашей стране Барбара Брыльска стала популярной благодаря фильму Эльдара Рязанова «Ирония судьбы, или С лёгким паром». Она была награждена Государственной премией СССР за исполнение роли Надежды Шевелевой. В последнее время в кино снимается нечасто.
В 2007 году она снялась в продолжении фильма «Ирония судьбы-2». Барбара Брыльска была членом жюри в одном из сезонов шоу Первого канала «Две звезды» и программы «Минута славы».