Barthez 1990-ben Toulouse-ban kezdte profi pályafutását, legnagyobb sikereit 1998-ban és 2000-ben érte el, amikor a francia nemzeti együttessel előbb világ, majd Európa-bajnoki címet nyert.
A nyári németországi vb-n is ő védett, ezúttal ezüstéremig jutott a francia csapattal. A Bajnokok Ligáját egyszer, 1993-ban, az Olympique Marseille együttesével nyerte meg. Barthez tavaly májusban közölte, hogy a németországi vb után befejezi pályafutását.