В 1986 году он окончил Нью-Йоркскую школу театрального искусства. Начинающий актер решил продолжить учебу в Германии и в 1990 году, став обладателем престижной стипендии Фулбрайта, переехал в Восточный Берлин получать степень бакалавра в «Oberlin College». Многие его педагоги и одноклассники по колледжу впервые общались с человеком, приехавшим из капиталистической страны. Один год стажировки растянулся на четыре, и в 1994 году Джефф Баррелл получил разрешение на актерскую работу в уже единой Германии. Следующие шесть лет он провел, играя в труппе государственного театра в Галле. Одной из самых ярких его работ стала роль Карла Моора в спектакле «Разбойники» по Шиллеру.
В 2000 году Джефф Баррелл поселился в Берлине, оставив службу в театре ради киносъемок. Он участвовал в крупных международных проектах, таких как фильм Романа Полански «Призрак» с Пирсом Броснаном и Юэном МакГрегором в главных ролях. У Ларса фон Триера он снялся в первой части нашумевшего фильма «Нимфоманка», у Сэма Гарбарски – в комедии «Виджай и я».
В 2013-2014 годах на европейские экраны вышло сразу несколько фильмов с участием Баррелла. Он снимался в Польше, Украине и других странах. Помимо работы в кино, Джефф Баррелл занимается озвучкой мультфильмов и сериалов для немецкого телевидения.
