Monica Barbaro se dedicó a la danza desde una edad temprana para luego estudiar ballet. Completó una licenciatura en danza en la Escuela de Artes Tisch mientras tomaba materias optativas en actuación. Finalmente, decidió dedicarse a la actuación en lugar de la danza. Después de graduarse, regresó a California, donde se dedicó a la actuación y estudió en Beverly Hills Playhouse. Su primer papel importante en televisión fue interpretar al personaje de Yael en la segunda temporada de la serie de televisión de Lifetime UnREAL (2016). Mpas tarde, Barbaro se unió al elenco como protagonista del nuevo drama legal de NBC Chicago Justice (2017), y luego interpretó a Cora Vasquez, una detective de homicidios en The Good Cop (2018), junto a Josh Groban y Tony Danza. Actualmente podemos verla en el papel de la teniente Natasha 'Phoenix' Trace en Top Gun: Maverick (2022), la esperada secuela del clásico de los ochenta.