Po studiu historických a archeologických věd na univerzitě La Sapienza v rodném Římě se Barbara Ronchi přihlásila na Národní akademii dramatických umění, kterou absolvovala roku 2009. Hned poté začala slavit úspěchy na divadelních prknech.
Na filmovém plátně Barbara Ronchi debutovala v roce 2010 v komedii Città invisibile, La. Dále si zahrála v dramatu Miele (2013).
První úspěch přišel roku 2016 se snímkem Make beautiful dreams, natočeným podle stejnojmenného autobiografického románu Massima Gramelliniho. Jím byl slavnostně zahájen filmový festivalu v Cannes 2016. Barbara Ronchi na něm dostala cenu za nejlepší ženský herecký výkon ve vedlejší roli.
Následně si Barbara Ronchi zahrála v snímcích The Lying Down (2017), I am not an assassin (2019), Tomorrow is another day (2019), Tornare (2019) či Sole (2019). Hlavní postavu ztvárnila v dramatu Padrenostro (2020), s níž zabodovala na festivalu v Berlíně.
V roce 2022 byla Barbara Ronchi nominována na Českého lva v kategorii Nejlepší herečka v hlavní roli, již ztvárnila v životopisném historickém velkofilmu režiséra a scenáristy Petra Václava Il Boemo, Ten je inspirován skutečným příběhem Josefa Myslivečka, jednoho z nejvyhledávanějších hudebních skladatelů 2. poloviny 18. století.