Directrice de l’Ecole du Louvre depuis décembre 2017, Claire Barbillon a été professeure d'histoire de l'art contemporain à l'université de Poitiers entre 2014 et 2017. Elle a auparavant exercé comme maître de conférences à l’université de Paris-Nanterre ainsi que comme directrice des études de l’Ecole du Louvre. Elle avait auparavant été élue maître de conférences à l’université Michel-de-Montaigne à Bordeaux, après deux années de pensionnat à l’INHA entre 1999 et 2001.  Précédemment, Claire Barbillon avait travaillé durant 14 ans au service culturel du musée d’Orsay.

Sa thèse de doctorat, soutenue en 1998 à l’université de Paris-Nanterre, a été publiée en 2004 chez Odile Jacob sous le titre : Les canons du corps humain au XIXe siècle : l’art et la règle.

Spécialiste d'histoire de la sculpture du XIXe siècle et d’histoire de l’histoire de l’art, elle a co-dirigé avec Philippe Sénéchal le Dictionnaire des historiens de l’art actifs de la Révolution française à 1920, en ligne sur le site de l’INHA, et notamment consacré une dizaine d’articles et de communications aux différentes facettes de l’historien et théoricien de l’art Charles Blanc. Claire Barbillon est chevalier des ordres des arts et lettres, du mérite et de la légion d’honneur.

Ses dernières publications sont un essai issu de son habilitation à diriger des recherches et consacré à une forme de la sculpture parfois négligée : Le relief au croisement des arts du XIXe siècle (Paris, Hazan, 2014), le catalogue de l’exposition Bourdelle et l’Antique, une passion moderne, organisée au musée Bourdelle (3 octobre 2017-4 février 2018), dont elle a été commissaire avec A. Simier et J. Godeau, (éditions Paris-Musées), le Catalogue des sculptures du musée des Beaux-Arts de Lyon, co-dirigé avec C. Chevillot et St. Paccoud, (Somogy, 2017) et un ouvrage personnel, Comment regarder la sculpture ? aux éditions Hazan également en 2017.

Claire Barbillon a également collaboré à la constitution d’une base de données portant sur la statuaire publique des XIXe et XXe siècles : A nos grands hommes, en ligne depuis 2018 sur le site du musée d’Orsay.