Барбара Брыльска родилась 5 июня 1941 года в местечкеСкотники возле города Лодзь во время немецкой оккупации. В возрасте 15 лет впервые сыграла эпизодическую роль в художественном фильме «Галоши счастья». После съёмок стала заниматься в театральном кружке, училась в Лодзинской высшей театральной школе. В 1967 году окончила Варшавскую высшую школу театра, кино и телевидения.
Первая крупная роль была в фильме «Их будний день» в 1963 году. В 1966 году исполнила роль жрицы Камы в фильме «Фараон» по роману Болеслава Пруса. Большую славу Барбаре принесла роль Евы в скандальном польском фильме «Анатомия любви». Снималась также в фильмах советских, немецких (ГДР), чехословацких и болгарских кинорежиссёров. В СССР стала популярна после роли Нади в фильме «Ирония судьбы». За эту роль она была удостоена Государственной премии СССР.
В начале XXI века начала играть на театральной сцене: впервые это произошло в Москве в постановке режиссёра Романа Мархолиа «Квартет» на сцене Центра оперного пения Галины Вишневской.
Барбара Брыльска несколько раз выходила замуж. Первым мужем (1961—1968) Барбары был математик Ян Боровец, которого не интересовало творчество супруги и вообще искусство, поэтому брак был расторгнут по инициативе Барбары. Вторым мужем Брыльски после развода с Яном стал актёр Ежи Зельник, с которым совместная жизнь также не сложилась. На съёмках кинофильма «Белые волки» Барбара Брыльска познакомилась с югославским актёром Слободаном Дмитриевичем, которого считает самой большой любовью. Брак с Дмитриевичем не состоялся. Третьим мужем Барбары Брыльски стал врач-гинеколог Людвиг Космаль, с которым Барбара прожила 18 лет и родила двух детей. В связи с частыми изменами мужа Барбара разошлась с ним.
Старшая дочь — актриса и модель Барбара Космаль (26.02.1973 — 15.05.1993), трагически погибла в автомобильной катастрофе в Бжезинах. За рулём сидел сын Анджея Жулавского, он выжил. Младший сын Людвиг (род. 1982), двое внуков: Шимон и Якуб.
за стихи последних лет «Берёзовый сок», «Мне вспомнились снова…», «Песня о гудке», «Девушка из Бреста», «Крейсер „Аврора“», «Как вы быстро растёте, мальчики», «В сердце у меня», «Комиссары», «Такая короткая долгая жизнь»