Barbara Hannigan absolvierte ihr Gesangsstudium bei Mary Morrison an der Universität von Toronto, Kanada. Weitere Studien führten die Sopranistin an das kanadische Banff Centre for the Arts und das königliche Konservatorium von Den Haag.
Hannigan sang in den Weltpremieren der Opern Writing to Vermeer (Saskia) von Louis Andriessen, Wet Snow (Liza) von Jan van de Putte, ONE Michel van der Aa sowie in Gerald Barrys Die bitteren Tränen der Petra von Kant (Gabrielle) an der English National Opera. Ihr Repertoire umfasst The Rape of Lucretia (Lucia), Così fan tutte (Despina), Orfeo ed Eurydice (Amore), The Rake’s Progress (Anne Truelove) sowie die Titelrollen in Janáceks Das schlaue Füchslein, Mozarts Bastien und Bastienne, Charpentiers Actéon (Aréthuze), Händels Rinaldo (Armida) und Ariodante (Dalinda).
Hannigan ist mit zahlreichen Orchestern und Ensembles aus aller Welt aufgetreten. Sie arbeitete mit namhaften Dirigenten zusammen, wie Reinbert de Leeuw, Esa Pekka Salonen, Kurt Masur, Jukka Pekka Saraste, Ingo Metzmacher, Oliver Knussen, Jonathan Nott, Peter Rundel, Michael Gielen und Peter Eötvös. Gemeinsame Arbeiten entstanden auch mit zahlreichen Komponisten wie György Ligeti, Louis Andriessen, Gerald Barry, Karlheinz Stockhausen, Oliver Knussen oder Henri Dutilleux.
2006 sang Barbara Hannigan in An Index of Metals von Fausto Romitelli im Forum Neues Musiktheater anlässlich des ISCM World New Music Festivals 2006.