Nach ihrer Schauspielausbildung am Max Reinhardt-Seminar war Barbara Klein als Schauspielerin u.a. am Volkstheater, am Theater der Courage und am Ensembletheater sowie in Fernsehfilmen zu sehen. Ab 1982 war sie als Kabarettistin, Autorin und Regisseurin tätig. Gemeinsam mit der Schauspielerin Krista Schweiggl gründete sie 1984 die feministische Kabarettgruppe Chin & Chilla; von 1992 bis 1996 leitete sie das Kabarett Niedermair und gründete den Theaterverlag Bunte Bühne. 1996 initiierte sie das Unabhängige Frauenforum UFF mit, 1997 das erste österreichische Frauenvolksbegehren.

Mit anderen Künstlerinnen gründete Klein schließlich den Verein "Link.*Verein für weiblichen Spielraum" mit dem Ziel, die Öffentlichkeit für Geschlechtersymmetrie in Kunst und Kultur zu sensibilisieren und ein Theater ausdrücklich für Künstlerinnen zu schaffen. Es folgte die Gründung des kosmos.frauenraums, der 2003 in KosmosTheater umbenannt wurde, im ehemaligen Wiener Kosmos-Kino. Klein fungiert beim "Theater mit dem Gender", wie Johanna Dohnal ihr Buch über die Spielstätte nannte, als künstlerische und kaufmännische Verantwortliche und führt fallweise auch Regie

Das Schöne an ihrer Institution, so Klein in einem APA-Interview zum zehnjährigen Jubiläum 2010, sei die Tatsache, dass "viele Leute zu uns reinkommen und gar nichts von dem feministischen Ansatz merken. Wir predigen eben keine feministischen Grundsätze, vielmehr vermitteln Regisseurinnen und Regisseure einen anderen Blick auf bestimmte Themen: Diese Role-Models sind uns sehr wichtig." Trotz einiger Veränderungen seien immer noch große Benachteiligungen da, so Klein damals; nach wie vor würden Künstlerinnen an der gläsernen Decke scheitern.

Die Zukunft des Kosmos Theaters ist indes ungewiss. Vor dem Sommer hatte Kulturstadtrat Andreas Mailath-Pokorny (SPÖ) angekündigt, es sei nach Klärung letzter juristischer Details vorgesehen, dass das Haus 2017 eine neue Leitung bekomme. "Barbara Klein hat das Angebot, das Kosmos Theater zu kommunalisieren, ausgesetzt", hieß es jedoch heute auf Nachfrage der APA aus dem Stadtrat-Büro. "Daher ist eine Ausschreibung durch die Stadt Wien bis auf Weiteres nicht möglich. Das Kaufangebot der Stadt Wien ist jedoch aufrecht; die Stadt Wien hat großes Interesse daran, dass Theater mit genderspezifischen Schwerpunkt langfristig zu sichern."