Πέρασε το μεγαλύτερο μέρος της καριέρας του με τη Γιουβέντους, όπου κέρδισε οκτώ τίτλους Serie A, τέσσερις τίτλους Coppa Italia και τρεις τίτλους Supercoppa Italiana. Είχε επίσης επιτυχημένες περιόδους με τη Wolfsburg στη Γερμανία και το Palermo στην Ιταλία.
Σε διεθνές επίπεδο, ο Barzagli εκπροσώπησε την Ιταλία 73 φορές, σημειώνοντας ένα γκολ. Ήταν μέλος της ιταλικής ομάδας που κέρδισε το Παγκόσμιο Κύπελλο Ποδοσφαίρου του 2006 και εκπροσώπησε επίσης τη χώρα του στο Ευρωπαϊκό Πρωτάθλημα της ΟΥΕΦΑ του 2012 και στο Παγκόσμιο Κύπελλο FIFA του 2014.
Αφού αποσύρθηκε από το παιχνίδι το 2019, ο Barzagli άρχισε να εργάζεται ως ειδήμονας για την ιταλική τηλεόραση. Είναι επίσης κάτοχος UEFA Pro License και έχει εκφράσει ενδιαφέρον για την προπονητική στο μέλλον.