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.
Von 1994 bis 2016 unterrichtete 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].
Von 1996 bis 2016 war ihr die Leitung des Kabinetts für Drucke der Vatikanischen Apostolischen Bibliothek übertragen. Sie gehörte 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.
Von 2010 bis 2016 war 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.
Seit 2018 ist sie Mitglied des wissenschaftlichen Rates des Louvre-Museums.
Seit 2019 ist sie Mitglied der Bizot-Gruppe, einem Rat, dem die Direktoren der wichtigsten Museen der Welt angehören.
2019 wurde sie vom italienischen Staatspräsidenten Sergio Mattarella zum Träger des Ordens des Sterns von Italien ernannt, eine Verdienstauszeichnung der Italienischen Republik.
Seit 2020 ist sie Mitglied des International Advisory Board des Eremitage-Museums.
Im Jahr 2020 wurde sie vom König von Schweden mit dem Nordstern-Orden ausgezeichnet.
Im Jahr 2021 wurde sie vom französischen Kulturminister mit dem Orden Officier de l'Ordre des Arts et des Lettres ausgezeichnet.
Seit 2022 ist sie Mitglied des Vorstands des Instituts Giuseppe Toniolo für Höhere Studien - Katholischen Universität vom Heiligen Herzen.
Am 22. Mai 2022 verlieh ihr das Dickinson College (Carlisle, Pennsylvania, USA) die Ehrendoktorwürde.
Am 8. März 2023 verlieh ihr die Akademie der Schönen Künste „Pietro Vannucci" in Perugia den Titel der Ehrenakademikerin.
Am 22. März 2023 wurde sie per Dekret des Kulturministers der Italienischen Republik zum Mitglied des Komitees ernannt, das für die Nationale Ausgabe der Werke von Antonio Canova zuständig ist.
Am 20. Mai 2023 wurde ihr der Internationale Cherasco-Preis", 22. Ausgabe (Kategorie Kunstgeschichte) verliehen.
Am 15. Juni 2023 gewann sie den „Marisa-Bellisario-Preis”, 35. Ausgabe (Kategorie Kultur).
Am 6. Juli 2023 verlieh ihr der Präsidentin der Hellenischen Republik den Titel „Gran Commander of the Order of Beneficence".

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.