Barbara Bates nació el 6 de agosto de 1925 en Denver, Colorado (Estados Unidos), con el nombre completo de Barbara Jane Bates. Se formó en ballet y trabajó como modelo adolescente antes de abrirse paso en Hollywood; comenzó con papeles pequeños (a menudo sin acreditar) a mediados de los años 40 y fue ganando visibilidad hasta quedar asociada, sobre todo, al personaje de Phoebe en Eva al desnudo. En cine también aparece en títulos estrenados en España como El inspector general, Trece por docena, Peligros de juventud, Belinda y La novia de junio.

En los 50 compaginó cine y televisión: en la sitcom It\'s a Great Life interpretó a Katy Morgan (1954–1956), y su filmografía de esos años incluye, entre otras, El secreto de Convict Lake, Divorciémonos, Escalaré la montaña más alta, ¡Qué par de golfantes!, Marino al agua, Rapsodia, La guarida, Town on Trial y Territorio apache; su etapa profesional estuvo marcada por problemas personales y parones prolongados. En lo privado se casó con el publicista Cecil Coan (y, tras enviudar, volvió a casarse en 1968). Falleció el 18 de marzo de 1969 en Denver, por suicidio (intoxicación por monóxido de carbono), y fue enterrada en Crown Hill Cemetery.