Argentinský rodák zažil nejlepší část kariéry v Dortmundu, kterému v letech 2009 až 2012 pomohl vybojovat dva mistrovské tituly a celkem nastřílel 39 bundesligových branek.

Poté působil v čínském Kuang-čou Evergrade a Spartaku, kde však střeleckou formu z Německa příliš nepotvrdil. Barrios má také na kontě 23 startů za Paraguay a šest branek.