Kariyerinin çoğunu Juventus'ta geçirdi ve burada sekiz Serie A şampiyonluğu, dört Coppa Italia şampiyonluğu ve üç Supercoppa Italiana şampiyonluğu kazandı. Ayrıca Almanya'da Wolfsburg ve İtalya'da Palermo'da başarılı sezonlar geçirdi.
Barzagli, uluslararası düzeyde İtalya'yı 73 kez temsil etti ve bir gol attı. 2006 FIFA Dünya Kupası'nı kazanan İtalyan takımının bir parçasıydı ve ülkesini 2012 UEFA Avrupa Şampiyonası ve 2014 FIFA Dünya Kupası'nda da temsil etti.
Barzagli, 2019'da oynamayı bıraktıktan sonra İtalyan televizyonunda uzman olarak çalışmaya başladı. Aynı zamanda UEFA Pro Lisansı sahibidir ve gelecekte koçluk yapmakla ilgilendiğini ifade etmiştir.