Attore caratterista, esordisce nel 1968 con Alberto Sordi nel film Il medico della mutua e ben presto si mette in mostra come interprete per i ruoli più svariati, sia in quelli comici che in quelli drammatici. Attore versatile, passa con disinvoltura dalla parte del bidello a quella del professore e del preside.
Partecipa così a drammi come Detenuto in attesa di giudizio (1971) di Nanni Loy e commedie brillanti come Che cosa è successo tra mio padre e tua madre? (1972) di Billy Wilder. Particolarmente apprezzato da Steno, lavora con lui ne: La polizia ringrazia (1972), La poliziotta (1974), Il padrone e l’operaio (1975), Doppio delitto (1977) e Fico d’India (1980). Ma si distingue anche ne Il sindacalista (1972) di Luciano Salce, Mordi e fuggi (1973) e il migliore di tutti Pane e cioccolata (1973) di Franco Brusati.
Spalla di Ugo Tognazzi e Paolo Villaggio ne La mazurka del barone della santa e del fico fiorone (1975), affiancherà Monica Vitti e Adriano Celentano ne L’altra metà del cielo (1976) di Franco Rossi e poi sarà presente nella pellicola collettiva (Risi, Monicelli, Scola) I nuovi mostri (1977). Dopo essere stato diretto anche da Sergio Corbucci, sarà una delle vittime degli scherzi di Gian Burrasca (1982) di Pier Francesco Pingitore, poi con l’arrivo degli anni ottanta sarà uno degli attori più usati dai fratelli Vanzina in Eccezzziunale… veramente (1982), Sapore di mare (1983) e La partita (1988).
Nella sua filmografia spiccano le sue caratterizzazioni in pellicole drammatiche come Il muro di gomma (1991) di Marco Risi, che poi lo rivorrà per la commedia Nel continente nero (1992). Dopo Gole ruggenti (1992) di Pier Francesco Pingitore e Only You – Amore a prima vista di Norman Jewison, sul finire degli anni novanta la carriera di Gianfranco Barra continua in altre miniserie televisive come Il barone (1995) e Positano (1996), arricchendosi di film politicamente impegnati come Giovanni Falcone (1993) di Giuseppe Ferrara.
Negli ultimi anni lo si è visto spesso, anche nelle fiction, sia in Rai sia in Mediaset, nonché in spot pubblicitari.
