Nato a Nashville (Tennessee, USA) nel 1857, fu un autodidatta, ma nel 1888 entrò a far parte del personale del Lick Observatory, e nel 1897 si trasferì a Yerkes.

La sua prima notorietà come astronomo fu dovuta alla scoperta di diverse comete.

Scoprì Amaltea, il quinto satellite di Giove: questa scoperta gli dette fama internazionale, e fece conoscere in tutto il mondo la sua eccezionale abilità di astrofotografo.

Un'altra sua scoperta é la stella con il più elevato moto proprio, e che da lui stesso ha preso il nome: la "Stella di Barnard", appunto.

Fu anche un grande studioso e classificatore di nebulose oscure: quasi tutti i più importanti oggetti di questo tipo sono stati classificati da Barnard, e sono noti con una sigla preceduta da una B (Barnard, appunto): la nebulosa "Testa di Cavallo" in Orione, ad esempio, é B33 (la sigla IC434, con cui é spesso indicata, si riferisce invece alla nebulosa ad emissione rossastra che sta sullo sfondo).

Morì nel 1923.