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» (1968), «Освобождение» (1969), «Анатомия любви» (1972), «Города и годы» (1973), «Роман Терезы Хеннерт» (1978), «Архив смерти» (1980) и другие. 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» (1975). Она была награждена Государственной премией СССР за исполнение роли Надежды Шевелевой. 

В последнее время актриса в кино снимается нечасто, но в новом тысячелетии она стала играть на театральной сцене: впервые это произошло в Москве в постановке режиссёра Романа Мархолиа «Квартет» на сцене Центра оперного пения Галины Вишневской. 

На киноэкраны же Барбара вернулась, после долгого перерыва, в 2001 году в фильме Романа Качанова «Даун Хаус». Также среди ее киноработ последних лет - роли в картинах: «Ирония судьбы-2. Продолжение» (2007), «Адмиралъ» (2008) и «Тайна четырёх принцесс» (2014). А еще она была членом жюри в одном из сезонов шоу Первого канала «Две звезды» и программы «Минута славы».

Барбара Брыльска была замужем трижды. От второго брака у актрисы двое детей - сын Людвиг и дочь, актриса и модель, Барбара Космаль (которая трагически погибла в автомобильной катастрофе в 1993 году).

Сегодня Барбара Брыльска снимается в кино и играет в театре, но она очень домашний человек, поэтому все свободное время посвящает дому.