Hegyi Barbara 1966. január 16-án született. Édesapja Hegyi Barnabás Kossuth-díjas operatőr volt, aki olyan, mára klasszikussá vált filmeket fényképezett, mint a Körhinta vagy a Valahol Európában.

A filmes "szakmával" filmgyári díszletépítész édesanyja révén került kapcsolatba (édesapját igazából nem ismerte, születése után nem sokkal, 1966 áprilisában meghalt). Kisgyermekként nem engedték szerepelni, kamera elé Mészáros Márta Útközben című filmjében állt először tizenhárom évesen. A rendezőnővel a későbbiekben is többször dolgozott együtt (Napló szerelmeimnek, Napló apámnak, anyámnak, Kisvilma - Az utolsó napló, Magzat).1989-ben szerzett diplomát a Színház- és Filmművészeti Főiskolán, és még abban az évben a József Attila Színházhoz szerződött. 1992-ben három hónapig Lee Strasberg neves színiiskolájában tanult Los Angelesben, majd 1996-ban csatlakozott a Vígszínház társulatához, amelynek a mai napig tagja. Párhuzamosan játszott régi színháza (Katherine Hepburn a Spence-ben) és a Víg kamaraszínházában, a Pesti Színház színpadán (Macska a forró háztetőn, Amphitryon) is. Vidéken többek között a miskolci és a pécsi Nemzeti Színházban láthatta a közönség. A Vígszínházban kiemelkedő alakítást nyújtott egyebek mellett a Sok hűhó semmiért, a Körmagyar, a Képzelt beteg című darabokban, jelenleg is játszik az 1983-ban debütált Játszd újra, Sam!-ben, a Tévedések vígjátékában, a Marton László rendezte Össztáncban, az Óz, a csodák csodájában, a Pesti Színházban a Sógornőkben. Színpadi fellépései mellett mintegy ötven játék- és tévéfilmben láthattuk: Hány az óra, Vekker úr? (1985), Elveszett paradicsom (1986 tv), Popfesztivál (1987 tv), Sztálin menyasszonya (1990), Könyörtelen idők (1991), A gólyák mindig visszatérnek (1992), Az álommenedzser (1992 tv), Szökés (1996), A tigriscsíkos kutya (2000 tv), De kik azok a Lumnitzer nővérek? (2006). Állandó szereplője volt Horváth Ádám Életképek című teleregényének 2004 és 2010 között. "Védjegye" a senkiével össze nem téveszthető rekedtes hangja, amelyet többször kölcsönzött külföldi színészeknek népszerű filmsorozatokban (Dallas, Twin Peaks, Kórház a pálmák alatt, Medicopter 117, Több mint testőr, Született feleségek). Egy interjúban említette, hogy elsőre éppen a hangja miatt nem vették fel a főiskolára, mert azt gondolták, "valami baja van". Művészi munkáját 2000-ben Jászai Mari-díjjal, 2001-ben Varsányi Irén-emlékgyűrűvel ismerték el. 2005-ben a Magyar Köztársasági Érdemrend Lovagkeresztjével tüntették ki sokoldalú művészi munkásságáért, emlékezetes alakításaiért. A Vígszínházban 2010-ben megkapta az évad legkiemelkedőbb művészi teljesítményéért az Ajtay Andor-emlékdíjat, majd az év végén a Ruttkai Éva-emlékgyűrűt. Férje Sztevanovity Zorán Kossuth-díjas művész, egy lánya van. Az elmúlt években két szakácskönyve is megjelent, Abraka babra (2011) és az Alkalomadtán (2014) címmel.