Barbara Alyn Woods débute sa carrière d'actrice au " Victory Gardens Theatre " de Chicago, avant de déménager pour Los Angeles, afin de poursuivre sa carrière.

Barbara Alyn Woods n'est pas étrangère au petit écran, puisqu'elle incarne le rôle de Diane Szalinski, durant trois saisons, pour la série (adaptée du film) Cherie, j'ai rétreci les gosses. Elle fait aussi des apparitions dans de nombreuses séries telles que Mes plus belles années, Ally McBeal, Providence, Les Anges du bonheur, Seinfeld ou encore Star Trek: Next Generation. De plus, elle est un des personnages récurrents de Picket Fences et Dream On, et apparaît dans le téléfilm House of Secrets and Lies. En 2003, elle devient Deb Scott, la mère de Nathan (James Lafferty), dans Les Frères Scott.

Au cinéma, Barbara Alyn Woods apparaît dans Striptease aux cotés de Demi Moore. Elle est aussi créditée au générique de Frankie Starlight, The Waterdance (avec Helen Hunt) et Flesh and bone (avec Dennis Quaid).

Mariée, elle est maman de deux filles.