Foa a joué de nombreux rôles de premier plan dans des pièces de théâtre et des comédies musicales off-Broadway et dans le théâtre régional. Ses crédits régionaux incluent Sweet Charity, The Music Man, Camelot, Pirates! La Comédie Musicale, La Dame en Question, Beaucoup De Bruit Pour Rien, et Les Fantasticks. Ses crédits off-Broadway, en février 2020, incluent Buyer &Cellar, The Drunken City, Godspell et Tio Pepe (alias Somewhere).
Foa a fait une pause en jouant Jesus dans la reprise off-Broadway de la comédie musicale Godspell en 2000 pour le 30e anniversaire. Il est également sur l’album cast. Ses débuts au théâtre de Broadway ont eu lieu en 2001 en tant que membre de la distribution dans la production originale de Mamma Mia!, une comédie musicale basée sur 22 chansons pop d’ABBA. Après des mois avec le spectacle, Foa est parti pour accepter un emploi de trois mois au TheatreWorks de Palo Alto, en Californie, où il a créé le rôle principal dans une comédie musicale intitulée Kept avec une musique de Henry Kreiger et des paroles de Bill Russell.
Après avoir joué Matt dans The Fantasticks au Muny de St. Louis, Foa a été choisi pour jouer Claudio dans une double production de Much Ado About Nothing à Hartford Stage et à la Shakespeare Theatre Company à Washington, D.C. En 2003, Foa était dans le spectacle Off-broadway du même nom inspiré de Cupidon et de Psyché, qui était également une comédie et une mythologie grecque mise à jour. Il était également dans la comédie musicale Camelot en tant que Mordred diabolique dépeint avec une épaisse bavure écossaise qui est un bâtard punk.
Foa a joué à Broadway des centaines de fois sur une période de dix ans; au milieu des années 2000, dans Princeton et Rod dans Avenue Q, puis s’est vu offrir le rôle de Coneybear dans le 25e Concours annuel d’orthographe du comté de Putnam. Il a été le premier acteur de l’Avenue Q à ne pas avoir été marionnettiste au départ: « C’était une expérience un peu effrayante d’entrer dans une pièce pleine de marionnettistes et de dire: « Je vais être votre nouveau rôle principal. »Ils m’ont mis dans un cours intensif de deux jours et j’ai prouvé à l’audition que je pouvais m’intégrer à tout le monde. Je dois être la doublure pendant un an « . Il a repris un rôle principal dans Avenue Q en 2005, et en 2006, un rôle principal dans le 25e Concours annuel d’orthographe du comté de Putnam.
Il a joué sa dernière performance en tant que Frédéric dans Pirates! une version mise à jour des Pirates de Penzance, le 8 juillet 2007, au Paper Mill Playhouse. Il a joué Karel dans La Dame en question, une pièce de et mettant en vedette Charles Busch du 14 août au 2 septembre 2007.
Du 13 mars au 20 avril 2008, il joue Eddie dans The Drunken City à Playwrights Horizons. Il a également joué Tu-Ping dans un atelier de présentation du Rossignol avec une musique de Duncan Sheik et un livre et des paroles de Steven Sater au New York Theatre Workshop dirigé par James Lapine.
En mai 2008, il joue Jordy dans a workshop of Giant, une nouvelle comédie musicale avec une musique et des paroles de Michael John LaChiusa et un livre de Sybille Pearson, basé sur le roman d’Edna Ferber et le film avec Rock Hudson, Elizabeth Taylor et James Dean.
Il s’était établi à Broadway, puis a suivi les conseils de quelques amis et a déménagé à Los Angeles à la fin des années 2000 pour se consacrer à la télévision. Il a rapidement repris des rôles de camée et de soutien dans Numb3rs, The Closer et Entourage de HBO.
Depuis 2009, Foa incarne Eric Beale, un « magicien » de l’informatique et de la technologie dans l’émission de procédure de la police militaire sur le Service d’enquête criminelle de la Marine, NCIS: Los Angeles. C’était le premier spin-off de NCIS, à l’époque la deuxième émission la plus populaire du pays. Le spectacle est un drame de crime procédural, mais couplé à une « sorte de comédie en cours sur le lieu de travail ». Il a auditionné pour un personnage de psychologue opérationnel, mais les producteurs ont écrit la partie Beale pour lui à la place. C’était son premier emploi stable dans sa vie avec un horaire de dix mois par an, 9-5p. Son rôle récurrent dans NCIS: Los Angeles a été mis à niveau pour devenir une série régulière au milieu de la première saison après douze épisodes. En avril 2011, son personnage, dans une première série, a quitté son poste au centre des opérations — et ses vêtements de surf décontractés – pour faire du travail sur le terrain, y compris en utilisant une arme à feu.
Foa continue de se produire en direct en plus de son travail à la télévision, « J’ai l’habitude d’avoir une connexion en direct avec un public sur une scène, et aussi après le spectacle. … Il y a plus d’une touche personnelle immédiate. »En janvier 2011, Foa a été la tête d’affiche du spectacle musical Sincerely, John Hughes, un hommage aux films et aux bandes sonores du réalisateur John Hughes. Foa est co-scénariste, producteur et star de « For The Record: John Hughes », un événement musical en direct présentant des scènes et des chansons des films du réalisateur des années 1980; il a joué plusieurs fois à guichets fermés à Los Angeles et à New York.
À l’été 2012, il a acheté une « résidence architecturale » de deux chambres pour 1,4 million de dollars au-dessus du Sunset Strip, il l’a vendue un an plus tard pour près de 1,7 million de dollars.
En juillet 2013, Foa a joué Harold Hill, le rôle principal de la comédie musicale The Music Man, mise en scène par le Connecticut Repertory Theatre. De mai à août 2014, Foa a joué le rôle principal dans la comédie off-Broadway Buyer de Jonathan Tolins &Cellar sur un acteur qui gère un centre commercial en sous-sol dans la maison de Barbra Streisand. Le sous-sol de sa maison de Malibu abrite un centre commercial de boutiques pittoresques, « uniquement pour son propre amusement », construit pour abriter ses vastes collections.
Pour NCIS: La septième saison de Los Angeles (2015-6), le personnage de Foa, habituellement vu au quartier général, est formé pour le travail sur le terrain, y compris le maniement des armes. En mai 2016, Foa a acheté une maison contemporaine de trois étages et de deux chambres à Silver Lake pour 1,35 million de dollars.
Au début de 2019, Foa a fait un caméo à l’arc invité sur Will &Grace en tant qu’intérêt amoureux de Will — et collègue professeur. En mai 2019, il a acheté une maison de style ranch de trois chambres des années 1950 de 2,1 millions de dollars dans les contreforts au-dessus de Beachwood Canyon.
En 2019, il a reçu un congé du NCIS, il n’a donc pas eu à faire la navette entre St. Louis, Missouri où il jouait Prior Walter, le rôle principal de la pièce en deux actes et sept heures de Tony Kushner Angels in America. En février 2020, Foa a organisé une soirée-bénéfice au cabaret, « Barrett Foa a des amis! », pour le PAWS basé à Los Angeles qui aide les personnes atteintes de maladies chroniques à prendre soin de leurs animaux de compagnie.