Barbara Hambly a vécu les premières années de sa vie à Montclair en Californie. Elle fait ensuite des études en Australie ainsi qu'à l'université de Bordeaux et à l'Université de Californie où elle obtient une maîtrise d'histoire médiévale en 1975.
Elle choisit rapidement se consacrer uniquement à l'écriture, mais, suivant l'avis d'amis qui lui certifient qu'il est impossible de percer et de gagner de l'argent comme écrivain, elle chercher d'autres métiers et sera respectivement professeur, mannequin, serveuse, éditrice, commis dans un magasin de liqueur et institutrice de karaté. Finalement, son premier roman, Les forces de la nuit, est publié en 1982 et le succès lui permet de se consacrer uniquement à sa passion.
De 1994 à 1996, elle est présidente de la Science Fiction and Fantasy Writers of America. Elle est la première spécialiste de fantasy à occuper ce poste qui était auparavant, réservé à des écrivains de science-fiction.
Bien qu'elle soit particulièrement connue pour ses romans de fantasy (en particulier le cycle de Darwarth et la série Winterlands), elle a également écrit plusieurs histoires de vampires (Those Who Hunt the Night et Traveling With the Dead), une série policière, et s'est aventurée dans des franchises commerciales, telles que Star Trek (Ishmael, Ghost Walker et Crossroad) et Star Wars pour Les enfants du Jedi et La Planète du Crépuscule.
Elle a épousé George Alec Effinger peu de temps avant la mort de celui-ci.