Originaria de la ciudad de Toluca, inició sus estudios en la Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad Nacional Autónoma de México, al mismo tiempo que incursionaba en la actuación en la Compañía Universitaria de Teatro. Posteriormente estudió en el Departamento de Bellas Artes de la Universidad Autónoma de Chihuahua. Ha participado como actriz y como directora de escena en diversas telenovelas y programas de televisión nacionales e internacionales, y es también una reconocida maestra de actuación en México, Colombia y Miami. En teatro ha participado en muchísimas obras, entre las que destacan Juana y Pedro de Carlos Gorostiza, El juego que todos jugamos de Alejandro Jodorowsky, Una luna una, escrita y dirigida por Sabina Berman, y Voces en el umbral de Víctor Hugo Rascón Banda. En su carrera cinematográfica destacan las películas La primera noche de Alejandro Gamboa, Amores perros y Babel de Alejandro González Iñárritu, Henry Pool is Here, de Mark Wellington, Rage de Sally Potter, From Prada to Nada de Ángel García, entre otras. Por Babel fue nominada a los Golden Globe Awards y al Oscar Academy Awards como Mejor Actriz de Reparto, entre muchos otros reconocimientos.

En 2012, Barraza celebró 40 años de carrera con el monólogo Me doy el gusto, con el que hizo un repaso de su trayectoria artística.