Barbara Jatta wurde am 6. Oktober 1962 in Rom geboren. Seit Juli 1988 ist sie mit Fabio Midulla verheiratet. Die beiden haben drei Kinder: Marco, Fabiola und Giorgio.

1986 promovierte sie an der Fakultät für Literatur und Philosophie der römischen Universität „La Sapienza“ mit einer Arbeit zum Thema „Storia del disegno, dell’incisione e della grafica“ (Geschichte der Zeichnung, der Gravur und der Grafik). An derselben Universität belegte sie auch einen dreijährigen Kurs in Kunstgeschichte, den sie 1991 abschloss. Sie hat verschiedene Praktika absolviert, u.a. in England, Portugal und in den Vereinigten Staaten.
Von 1981 bis 1996 war sie Mitarbeiterin am Nationalen Grafik-Institut, wo sie zunächst als Restauratorin von Grafik-Material arbeitete und dann für die Katalogisierung der Institutsfonds für Zeichnungen, Gravuren, Holzschnitte und Lithographien zuständig war.
Seit den 1990er Jahren ist sie an verschiedenen Instituten Dozentin und Leiterin von Fachkursen.
Seit 1994 unterrichtet sie das Fach „Storia delle tecniche e delle arti grafiche“ [Geschichte der Kunst und Techniken der Grafik] an der philosophischen Fakultät der Universität „Suor Orsola Benincasa“ in Neapel. Seit 2014 ist sie auch Mitglied des Verwaltungsrats der Fondazione Pagliara [Pagliara-Stiftung].
1996 wurde ihr die Leitung des Kabinetts für Drucke der Vatikanischen Apostolischen Bibliothek übertragen. Sie gehört auch den Kommissionen für die Erwerbungen und Ausstellungen besagter Bibliothek an.
Am 8. September 2010 wurde sie von Papst Benedikt XVI. zur Kuratorin der Drucke der Vatikanischen Apostolischen Bibliothek ernannt.
2005 wurde sie Mitglied des Gruppo dei Romanisti.
Seit 2010 ist sie Mitglied des International Advisory Committee of Keepers of Public Collections of Graphic Art und des wissenschaftlichen Komitees der Zeitschrift Grafica d’Arte.
Sie hat zahlreiche Ausstellungen organisiert und an vielen Publikationen im Bereich der Geschichte der Kunst und der Grafik mitgewirkt.

Am 15. Juni 2016 wurde sie zur Stellverstretenden Direktorin der Vatikanischen Museen ernannt; am 1. Januar 2017 berief sie Papst Franziskus an die Leitung der päpstlichen Sammlungen in ihrer neuen Eigenschaft als Direktorin der Vatikanischen Museen.