Im Alter von 16 Jahren begann sie zu modeln. Nach der Highschool besuchte sie die UCLA und nahm mit 18 Jahren einen Job beim Playboy an, um in dessen Unterhaltungsshow „Playboy After Dark“ aufzutreten. Sie begann zunächst als Statistin in der Show, aber nachdem sich Moderator Hugh Hefner in Benton verliebt hatte, wurde ihre Rolle schnell zur Co-Moderatorin erhoben. Nach der Aufzeichnung von zwei Episoden fragte Hefner die junge Studentin nach einem Date. Als sie gefragt wurde, soll sie dem damals 42-jährigen Hefner entgegnet haben: „Ich weiß nicht, ich habe mich noch nie mit jemandem über 24 verabredet.“ Daraufhin antwortete Hefner: „Das ist in Ordnung, ich auch nicht.“ Die beiden begannen eine Beziehung, die mehrere Jahre andauerte und Benton in den Mittelpunkt des Playboy-Unternehmens stellte. Hefner überzeugte sie, ihren Namen von Barbara Klein in das „marktgängigere“ Barbi Benton zu ändern. Ihr wird zugeschrieben, Hugh Hefner davon überzeugt zu haben, 1974 die Playboy Mansion in Holmby Hills zu kaufen.
Benton (ursprünglich als Barbi Klein) erschien viermal auf dem Cover des Playboy: Juli 1969, März 1970, Mai 1972 und Dezember 1985 sowie in zusätzlichen Nacktfoto-Layouts in den Ausgaben vom Dezember 1973 und Januar 1975. Obwohl sie in einer Reihe von Foto-Essays zu sehen war, war sie nie Playmate des Monats. Sie bekam einen Auftritt in der Fernsehsendung Hee Haw, in der sie kurze Comedy-Sketche machte, und machte anschließend eine Karriere als Country-Sängerin. Sie begann auch mit der Schauspielerei und trat in der westdeutschen Filmkomödie The Naughty Cheerleader (1970) auf, bevor sie in einer Reihe von beliebten Fernsehserien, darunter The Bobby Vinton Show (1976), The Love Boat und Fantasy Island, als Wiederholungstäterin auftrat. Benton lebte von 1969 bis 1976 mit Hefner zusammen und ist bekannt für die Entdeckung der Playboy Mansion West, in der Hefner bis zu seinem Tod im Jahr 2017 residierte. Jahre später, als die Fernsehserie The Girls Next Door sie in Aspen, Colorado, besuchte, drückte sie ihre Dankbarkeit aus, dass die beiden Freunde geblieben waren.
Benton verließ Hee Haw nach vier Staffeln, um sich auf eine mehr Hollywood-orientierte Karriere zu konzentrieren. Sie spielte auch in der kurzlebigen ABC-TV-Comedyserie „Sugar Time!“ von 1977 mit, in der es um eine aufstrebende weibliche Rockgruppe ging, und in Filmen wie dem Slasher „Hospital Massacre“ (1982).
Benton erzielte einige Erfolge als Plattenkünstlerin. Ihre Platte „Brass Buckles“ (1975) war ein Top-Five-Hit in den Country-Singles-Charts von Billboard. Benton nahm acht Alben auf, von denen sie das letzte 1979 selbst produzierte. Sie komponierte auch die Songs, sang sie und spielte Klavier. Einer ihrer bekannteren Songs war „Ain’t That Just the Way“ (1976). Es war 5 Wochen lang ein Nummer-eins-Hit in Schweden, war 1996 auch ein großer Hit für Lutricia McNeal und wurde 1977 von der niederländischen Sängerin Patricia Paay unter dem Titel „Poor Jeremy“ aufgenommen.