A la edad de 16 años, comenzó a modelar. Después de la escuela secundaria, asistió a la UCLA, y a los 18 años aceptó un trabajo con Playboy para aparecer en su programa de entretenimiento Playboy After Dark. Al principio empezó como extra en el programa, pero después de que el presentador Hugh Hefner se enamorara de Benton, su papel fue rápidamente elevado a copresentador. Tras grabar dos episodios, Hefner le pidió a la joven una cita. Al parecer, al preguntarle a ella, Hefner, que entonces tenía 42 años, le contestó: «No sé, nunca he salido con nadie mayor de 24 años». A lo que Hefner respondió: «No pasa nada, yo tampoco». Ambos iniciaron una relación que duró varios años y que situó a Benton en el centro de la empresa Playboy. Hefner la convenció para que cambiara su nombre de Barbara Klein por el más «comercial» de Barbi Benton. Se le atribuye el mérito de haber convencido a Hugh Hefner para que comprara la Mansión Playboy en Holmby Hills en 1974.
Benton (inicialmente acreditada como Barbi Klein) apareció en la portada de Playboy en cuatro ocasiones: Julio de 1969, marzo de 1970, mayo de 1972 y diciembre de 1985, y en otras composiciones fotográficas de desnudos en los números de diciembre de 1973 y enero de 1975. Aunque apareció en varios reportajes fotográficos, nunca fue Playmate del mes. Consiguió un puesto en el programa de televisión Hee Haw haciendo pequeños sketches de comedia, y posteriormente disfrutó de una carrera como cantante de country. También empezó a actuar, y apareció en la película cómica de Alemania Occidental The Naughty Cheerleader (1970), antes de aparecer como repetidora en varias series de televisión populares, como The Bobby Vinton Show en 1976, The Love Boat y Fantasy Island. Benton vivió con Hefner desde 1969 hasta 1976 y es conocida por haber descubierto la Mansión Playboy Oeste, donde Hefner residió hasta su muerte en 2017. Años más tarde, cuando la serie de televisión The Girls Next Door la visitó en Aspen, Colorado, agradeció que ambos hubieran seguido siendo amigos.
Benton dejó Hee Haw tras cuatro temporadas para concentrarse en una carrera más orientada a Hollywood. También protagonizó la corta serie de comedia de ABC-TV de 1977 Sugar Time!, sobre un grupo de rock femenino en ciernes, y en películas como el slasher Hospital Massacre (1982).
Benton logró cierto éxito como artista discográfica. Su disco «Brass Buckles» (1975) fue un éxito entre los cinco primeros de la lista de singles country de Billboard. Benton grabó ocho álbumes, el último de los cuales produjo personalmente en 1979. También compuso las canciones, las cantó y tocó el piano. Una de sus canciones más conocidas fue «Ain’t That Just the Way» (1976). Fue un número uno en Suecia durante 5 semanas, también fue un gran éxito para Lutricia McNeal en 1996, y fue grabada por la cantante holandesa Patricia Paay bajo el título Poor Jeremy en 1977.