Foa ha desempeñado muchos papeles principales en obras de teatro y musicales fuera de Broadway, y en teatro regional. Sus créditos regionales incluyen Sweet Charity, The Music Man, Camelot, Pirates! El Musical, La Dama en Cuestión, Mucho Ruido y Pocas Nueces, y Los Fantásticos. Sus créditos fuera de Broadway, a partir de febrero de 2020, incluyen Buyer & Cellar, The Drunken City, Godspell y Tío Pepe (también conocido como Somewhere).
Foa consiguió su descanso interpretando a Jesús en el 2000 en el renacimiento off-Broadway del musical Godspell para el 30 aniversario. También está en el álbum de reparto. Su debut en el teatro de Broadway fue en 2001 como miembro del elenco en la producción original de Mamma Mia!, un musical basado en 22 canciones pop de ABBA. Después de meses con el espectáculo, Foa se fue para aceptar un trabajo de tres meses en TheatreWorks en Palo Alto, California, donde creó el papel principal en un musical llamado Kept with music de Henry Kreiger y letras de Bill Russell.
Después de interpretar a Matt en The Fantasticks en The Muny en St. Louis, Foa fue elegido para interpretar a Claudio en una producción doble de Much Ado About Nothing en Hartford Stage y the Shakespeare Theatre Company en Washington, D. C. En 2003 Foa participó en el espectáculo de cuatro personas, Off-broadway del mismo nombre, inspirado en Cupido y Psique, que también fue una comedia y mitología griega actualizada. También estuvo en el musical Camelot como el malvado Mordred retratado con una gruesa burra escocesa que es un bastardo punk.
Foa ha actuado en Broadway cientos de veces en un lapso de diez años; a mediados de la década de 2000 como Princeton y Rod en Avenue Q, y luego se le ofreció el papel de Leaf Coneybear en el Concurso de Ortografía del Condado de Putnam 25. Fue el primer actor en Avenue Q que no había sido un titiritero primero, » Fue una experiencia un poco aterradora entrar en una habitación llena de titiriteros y decir: ‘Voy a ser tu nueva protagonista.»Me pusieron en un curso intensivo de dos días y demostré en la audición que podía encajar con todos los demás. Tengo que ser el suplente por un año». Asumió un papel principal en Avenue Q en 2005, y en 2006, un papel principal en el 25 Concurso Anual de Ortografía del Condado de Putnam.
Interpretó su última actuación como Frederic en Pirates! una versión actualizada de Los Piratas de Penzance, el 8 de julio de 2007, en The Paper Mill Playhouse. Interpretó a Karel en The Lady In Question, una obra de Charles Busch del 14 de agosto al 2 de septiembre de 2007.
Del 13 de marzo al 20 de abril de 2008, interpretó a Eddie en The Drunken City en Playwrights Horizons. También interpretó a Tu-Ping en un taller de presentación de The Nightingale con música de Duncan Sheik y libro y letra de Steven Sater en el Taller de Teatro de Nueva York dirigido por James Lapine.
En mayo de 2008, interpretó a Jordy en un taller de Giant, un nuevo musical con música y letras de Michael John LaChiusa y libro de Sybille Pearson, basado en la novela de Edna Ferber y la película con Rock Hudson, Elizabeth Taylor y James Dean.
Se había establecido en Broadway, y luego tomó el consejo de algunos amigos y se mudó a Los Ángeles a finales de la década de 2000 para trabajar en televisión. Pronto tomó cameos y papeles secundarios en Numb3rs, The Closer y Entourage de HBO.
Desde 2009, Foa ha interpretado a Eric Beale, un «mago» de la informática y la tecnología en el programa de procedimientos de la policía militar sobre el Servicio de Investigación Criminal Naval, NCIS: Los Ángeles. Fue el primer spin-off de NCIS, en ese momento el segundo espectáculo más popular del país. El espectáculo es un drama criminal de procedimiento, pero junto con una»especie de comedia en el lugar de trabajo». Audicionó para un personaje de psicólogo operativo, pero los productores escribieron el papel de Beale para él. Fue su primer trabajo estable en su vida con un horario de diez meses al año de 9 a 5 peniques. Su papel recurrente en NCIS: Los Ángeles fue actualizado a una serie regular a mediados de la primera temporada después de doce episodios. En abril de 2011, su personaje, en una primera serie, cambió de su estación en el centro de operaciones, y su ropa de surf informal, para hacer trabajo de campo, incluido el uso de una pistola.
Foa continúa actuando en vivo además de su trabajo en televisión, «Estoy acostumbrado a tener una conexión en vivo con una audiencia en un escenario, y también después del espectáculo. … Hay más de un toque personal inmediato. En enero de 2011, Foa encabezó el espectáculo teatral musical Sincerely, John Hughes, un tributo a las películas y bandas sonoras del director de cine John Hughes. Foa es co-guionista, productor y estrella de «For The Record: John Hughes», un evento musical en vivo que presenta escenas y canciones de las películas del director de cine de la década de 1980; se reprodujo en varias carreras agotadas en Los Ángeles y Nueva York.
En el verano de 2012 compró una «residencia arquitectónica» de dos dormitorios de 1 1.4 millones por encima de Sunset Strip, la vendió un año después por casi 1 1.7 millones.
En julio de 2013, Foa interpretó a Harold Hill, el protagonista del musical The Music Man, organizado por el Connecticut Repertory Theatre. De mayo a agosto de 2014, Foa interpretó el papel principal en la comedia de un solo hombre de Jonathan Tolins, Buyer & Cellar, sobre un actor que administra un centro comercial en el sótano de la casa de Barbra Streisand. El sótano de su casa en Malibú tiene un centro comercial de pintorescas tiendas,» puramente para su propia diversión», construido para albergar sus extensas colecciones.
Para NCIS: La séptima temporada de Los Ángeles (2015-6), el personaje de Foa, generalmente visto en la sede, está entrenado para el trabajo de campo, incluido el manejo de armas. En mayo de 2016, Foa compró una casa contemporánea de tres pisos y dos dormitorios en Silver Lake por $1.35 millones.
A principios de 2019, Foa hizo un cameo de arco invitado en Will & Grace como el interés amoroso de Will y su compañera maestra. En mayo de 2019, compró una casa de estilo rancho de tres dormitorios de 1950 de $2.1 millones en las estribaciones de Beachwood Canyon.
En 2019 se le dio un permiso de ausencia del NCIS para que no tuviera que viajar desde St. Louis, Missouri, donde interpretaba al Prior Walter, el protagonista de la obra de Tony Kushner en dos actos y siete horas, Angels in America. En febrero de 2020, Foa dirigió una noche benéfica de cabaret, » ¡Barrett Foa Tiene amigos!», para las PATAS de Los ÁNGELES que ayudan a las personas con enfermedades crónicas a cuidar a sus mascotas.