Da matricola ha giocato a basket per la Cardinal Newman High School diWest Palm Beach, inFlorida. Viene inserito nel secondo quintetto All-Area e nel secondo quintetto MaxPreps Freshman All-American dopo aver portato Newman a un record di 19–8 e alle semifinali regionali 5A.[1]
A fine stagione si trasferisce alla NSU University School diFort Lauderdale, inFlorida, diventando compagno di squadra diVernon Carey Jr., futuro giocatore NBA.[2] Al secondo anno, aiuta la sua squadra a raggiungere, grazie ad un record di 36-2, il suo primo titolo statale di Classe 5A.[3] Barnes giuda inoltre NSU alla vittoria del campionato City of Palms Classic ed viene nominato MVP della competizione dopo aver messo a referto 15 punti e otto rimbalzi nella finale contro la East High School.[4] AiGEICO Nationals, il torneo che assegna il titolo di miglior squadra liceale, tiene le medie di 21,3 punti e 9,7 rimbalzi a partita, terminando al secondo posto.[5] Nella sua stagione da junior realizza 13,1 punti, sette rimbalzi e 4,8 assist di media a partita, portando la sua squadra a un record di 27-5 e al secondo titolo nazionale 5A consecutivo.[6]
Il 5 agosto 2019 si trasferisce alla Montverde Academy diMontverde, in Florida, unendosi alle reclute a 5 stelleCade Cunningham e Day'Ron Sharpe, per la sua stagione da senior.[7] Molti analisti considerano la squadra come una delle più forti nella storia del basket liceale.[8] Barnes mantiene le medie di 11,6 punti, 6,5 rimbalzi e 4,6 assist a partita, aiutando Montverde a conseguire un record di 25-0 con un margine medio di vittoria di 39 punti.[9][10] Viene poi inserito nel primo quintetto All-American da MaxPreps e daSports Illustrated.[10][11] Barnes viene inoltre selezionato per giocare nelMcDonald's All-American Game, nel Jordan Brand Classic e nel Nike Hoop Summit, ma tutte e tre le competizioni vengono cancellate a causa dellapandemia di COVID-19.[12]
Considerato una recluta a 5 stelle, il quinto miglior giocatore della classe 2020 da ESPN e la miglior ala grande da ESPN e Rivals,[13] Barnes accetta l'offerta di Florida State, rifiutando quelle diKentucky,Miami eOregon, tra le altre.[14] Il 12 dicembre 2020, Barnes realizza 17 punti e 5 assist in una vittoria per 83-71 suFlorida. Il 14 dicembre 2020, viene nominato rookie della settimana dellaAtlantic Coast Conference (ACC). Al termine della stagione viene nominato freshman e sesto uomo dell'anno nella ACC e incluso nel terzo quintetto All-ACC,[15] dopo aver tenuto le medie di 10,3 punti, 4 rimbalzi e 4,1 assist a partita. Florida State, qualificata per il torneo NCAA, viene eliminata alleSweet Sixteen (gli ottavi di finale) daMichigan.[14]
Il 10 aprile si rende eleggibile per il Draft NBA 2021.[16]
Considerato come uno dei cinque migliori giocatori del Draft, Barnes viene selezionato con la quarta scelta assoluta daiToronto Raptors.[17] L'8 agosto 2021 firma ufficialmente il contratto con i Raptors. Il 20 ottobre debutta in NBA, mettendo a segno 12 punti, nove rimbalzi e un assist nella sconfitta per 98-83 contro i Washington Wizards. Il 22 ottobre, nella sua seconda partita nella lega, mette la sua prima doppia doppia in carriera con 25 punti e 13 rimbalzi in una vittoria per 115-83 suiBoston Celtics. Grazie alle sue prestazioni, viene nominato per il Rising Stars Challenge. Il 23 aprile viene nominatorookie dell'anno della NBA, battendo la concorrenza diEvan Mobley eCade Cunningham, dopo aver concluso la regular season con 15,3 punti di media, 7,5 rimbalzi e 3,5 assist di media a partita.[18]