Christophe Barratier ist Sohn eines französischen Theaterschauspielers und der Schauspielerin und Filmschaffenden Eva Simonet. Als Kind sang Barratier in einem Jungenchor. Später studierte er Gitarre am Pariser Konservatorium, wurde danach allerdings nicht Musiker, sondern stieg bei Galatée Films, der Produktionsfirma seines Onkels Jacques Perrin, ein. Hier wirkte er als Koproduzent unter anderem bei der preisgekrönten Dokumentation Nomaden der Lüfte – Das Geheimnis der Zugvögel und Les Enfants de la lumiére mit. Regie führte er das erste Mal 2002 bei dem Kurzfilm Les Tombales. Im Jahr 2004 folgte dann sein erfolgreiches Debüt als Spielfilmregisseur mit dem Film Die Kinder des Monsieur Mathieu, der u. a. 2005 für den Oscar als bester fremdsprachiger Film nominiert war und allein in Frankreich acht Millionen Menschen in die Kinos lockte.
2017 zeigte Christophe Barratier die Adaption seines Films als Musical für die Bühne der Folies Bergère in Paris.
Christophe Barratier hat eine Tochter namens Violette, die u. a. auch in einer Nebenrolle in Die Kinder des Monsieur Mathieu agierte.