Barry Sonnenfeld débute son parcours comme directeur de la photographie dans le cinéma X, le documentaire et à la télévision, avant de se faire connaître chez les frères Coen avec SANG POUR SANG (1984), ARIZONA JUNIOR (1987) et MILLER'S CROSSING (1990).

Il éclaire aussi les comédies à succès BIG (Penny Marshall, 1988) et QUAND HARRY RENCONTRE SALLY (1989) de Rob Reiner qu'il retrouve pour MISERY (1991) où il planche comme réalisateur de seconde équipe.

Ses débuts dans la réalisation sont couronnés de succès. Adapté de la série télévisée éponyme, la comédie macabro-gothique LA FAMILLE ADDAMS (1991) impose une maîtrise formelle et un sens visuel fort. Et débouche sur LES VALEURS DE LA FAMILLE ADDAMS (1993) toujours avec Anjelica Huston, Raul Julia, Christopher Lloyd, Joan Cusack et Christina Ricci.

Il adapte Elmore Leonard pour la fantaisie de gangsters GET SHORTY (1995) avec John Travolta, Gene Hackman, Rene Russo et Danny DeVito.

Triomphe mondial avec le blockbuster MEN IN BLACK (1997), farce fantastique qui sacre Will Smith et Tommy Lee Jones en duo d'agents tueurs d'aliens infiltrés.

Il se lance dans la production pour le grand (HORS D'ATTEINTE, Steven Soderbergh, 1998) et pour le petit écran (FANTASY ISLAND, 1998-1999).

Will Smith reste sa vedette tête d'affiche qu'il associe à Kevin Kline et Salma Hayek pour le western dynamité WILD WILD WEST (1999) et remet en selle avec Jones pour MEN IN BLACK II (2002).

Ses comédies BIG TROUBLE (2002) avec Tim Allen et Rene Russo et CAMPING CAR (2006) avec Robin Williams ne connaissent pas le même retentissement international.

La télévision le happe avec les séries LE TIQUE (2001-2002), PUSHING DAISIES (2007-2009) et NOTES FROM THE UNDERBELLY (2007-2010) qu'il mène comme producteur et comme réalisateur de certains épisodes.

Il produit les fantaisies LADYKILLERS (Coen, 2004), LES DÉSASTREUSES AVENTURES DES ORPHELINS BAUDELAIRE (Brad Silberling, 2004), IL ÉTAIT UNE FOIS (Kevin Lima, 2007) et LES CHIMPANZÉS DE L'ESPACE (Kirk de Micco, 2008).

Retour en fanfare au cinéma comme réalisateur avec MEN IN BLACK III (2012) où le duo historique Smith/Jones est rejoint par Josh Brolin dans la peau de Jones alias Agent K, jeune.