Barzani ble født i Mahabad, Iran, til Mustafa Barzani, en fremtredende kurdisk leder og grunnlegger av Kurdistan Democratic Party (KDP). Han vokste opp i et politisk miljø og ble involvert i kurdisk nasjonalistiske aktiviteter fra ung alder. I 1975 etterfulgte han faren som leder av KDP.
Under Barzanis ledelse spilte KDP en nøkkelrolle i den kurdiske kampen for autonomi og selvbestemmelse i Irak. Han ledet KDP i det kurdiske opprøret mot den irakiske regjeringen i 1991, som resulterte i etableringen av den autonome Kurdistan-regionen.
I 2005 ble Barzani valgt som den andre presidenten i Kurdistan-regionen, etterfulgt av sin onkel, Jalal Talabani. Han ble gjenvalgt i 2009 og 2013. I løpet av sin periode som president fokuserte Barzani på å utvikle Kurdistan-regionen og forbedre forholdet til nabolandene. Han tok også til orde for større autonomi for Kurdistan-regionen og anerkjennelse av kurdiske politiske rettigheter.
Barzanis presidentskap var preget av både suksesser og utfordringer. Kurdistan-regionen opplevde betydelig økonomisk vekst og infrastrukturutvikling under hans ledelse. Imidlertid møtte han også kritikk for sine autoritære tendenser, undertrykkelse av politisk opposisjon og påstått korrupsjon.
I 2017 holdt Barzani en folkeavstemning om uavhengighet for Kurdistan-regionen, som ikke ble anerkjent av den irakiske regjeringen. Dette førte til en krise og militær konflikt med den irakiske regjeringen, noe som resulterte i tap av kontroll over flere omstridte territorier. Barzani trakk seg deretter som president og ble etterfulgt av sin nære medarbeider, Nechirvan Barzani.
Masoud Barzani er fortsatt en innflytelsesrik skikkelse i kurdisk politikk, kjent for sin sterke personlighet, politiske skarpsindighet og engasjement for den kurdiske saken. Hans arv og innvirkning på kurdisk politikk og utviklingen av Kurdistan-regionen fortsetter å være gjenstand for debatt og analyse.