Andrea Barzagli nasce a Fiesole l'otto maggio del 1981. Cresciuto nei settori giovanili della Cattolica Virtus e della Rondinella, arriva in Serie A a 22 anni: il 31 agosto 2003 debutta a Brescia indossando la maglia del Chievo. Un'ottima annata con i veronesi gli vale il passaggio al Palermo, dove rimane per quattro stagioni prima di trasferirsi al Wolfsburg.
Al primo anno in Germania vince la Bundesliga, disputando tutte le 34 gare di campionato. Resta tre anni al Wolfsburg, poi torna in Italia per vestire la divisa della Juventus. Con i bianconeri ha vinto, finora, quattro Scudetti e due Supercoppe Italiane.
La sua carriera in azzurro inizia con il successo nel Campionato Europeo Under 21 del 2004: è tra i titolari nella finale vinta per 3-0 contro la Serbia Montenegro l'8 giugno a Bochum, in Germania. Qualche settimana più tardi conquista il bronzo alle Olimpiadi di Atene, giocando i 90 minuti della finale per il terzo posto vinta 1-0 contro l'Iraq a Salonicco.
L'esordio nella Nazionale maggiore arriva il 17 novembre 2004 a Messina nell'amichevole con la Finlandia, che gli Azzurri di Marcello Lippi vincono grazie ad un gol di Miccoli. Barzagli gioca titolare al centro della difesa in coppia con Materazzi.
Resta nel gruppo di Lippi fino ai Mondiali del 2006, dove si laurea campione del mondo totalizzando due presenze: subentra a Toni nel secondo tempo dell'ottavo di finale con l'Australia, mentre è titolare nel quarto di finale vinto contro l'Ucraina.
Sotto la guida di Donadoni partecipa agli Europei del 2008, dove colleziona una presenza prima di rimediare la rottura del menisco interno sinistro. Resta fuori dal giro azzurro fino al 2011, quando viene richiamato da Cesare Prandelli. Prende parte agli Europei del 2012, chiusi dagli Azzurri al secondo posto, alla Confederations Cup 2013 e alla Coppa del Mondo 2014 in Brasile. Ad oggi, vanta 51 presenze con la maglia azzurra.