Jugaba como infielder, principalmente tercera y primera base, además de que muchas veces fue requerido como bateador designado, llegó a jugar prácticamente todas las posiciones en el diamante: cácher, segunda base, short stop, jardinero izquierdo y derecho. Además de poseer habilidad para conectar la pelota, era conocido por su poder al batear, por lo que en muchas ocasiones estaba en la lista de líderes de cuadrangulares de la liga. Pero lo mejor de Nelson era su oportunidad para decidir juegos clave y producir carreras de manera oportuna.
Debutó en la liga mexicana de verano en la temporada de 1977 con los Diablos Rojos del México. Aún siendo joven no terminaba de demostrar su talento con el equipo capitalino y fue trasladado en 1981 al equipo de Tecolotes de Nuevo Laredo, donde jugó 2 temporadas. Para 1983 regresó con los Diablos Rojos del México, equipo en el que se ganó los calificativos de 'estrella' y 'favorito de la afición' por su gran juego. Barrera llamó la atención de los Chicago White Sox de las ligas mayores, por lo que en 1985 fue a jugar para su equipo de clase AAA, los Bisontes de Buffalo, pero no pudo destacar y regresó con los Diablos Rojos, donde fue parte fundamental para que el equipo escarlata obtuviera su campeonato número 8.
En 1987 tuvo su mejor temporada en la liga veraniega, al contar con un porcentaje de bateo de .349, 153 hits, 42 home runs, 134 carreras producidas y .705 en porcentaje de bateo. Su desempeño fue pieza fundamental en la obtención del campeonato de la liga en esa temporada. En el quinto juego de la serie final en contra de Dos Laredos, Barrera conectó un cuadrangular con la casa llena (jugada también conocida como grand slam), lo que le dio el título al México. En este año el 25 de marzo contra los Piratas de Campeche se convirtió en el primer jugador en batear 3 hr en un juego de 7 entradas.
Para 1992 Barrera fue adquirido por el equipo de su estado natal, los Piratas de Campeche, equipo en el que estuvo por tres temporadas en los que mantuvo sus buenos números. Para 1995 regresó por una temporada con los Diablos Rojos y al año siguiente pasó a los Guerreros de Oaxaca equipo que debutaba en la liga y que contaba estrechas relaciones con los Diablos Rojos. Con este equipo consiguió el campeonato de 1998 como mánager-jugador, al vencer a Acereros de Monclova en la serie final. Este fue el primer y único título de Oaxaca hasta el momento.
Estuvo con los Guerreros hasta la temporada de 2001 siendo en esta última temporada cuando logró superar a Héctor Espino como el máximo jonronero de todos los tiempos en la Liga Mexicana, y al año siguiente formó parte de 2 equipos, Diablos Rojos y Piratas de Campeche, aunque poco pudo hacer en esta campaña al tener poca participación.
Estadísticas en LMB
Estadísticas en LMB
Temporadas
JJ
VAB
CA
H
H2
H3
HR
CP
BB
SO
BR
AVE
TB
SLG
26
2738
9850
1485
2937
464
53
455
1927
889
1500
113
.298
4872
.495
Récords en LMB
Récords en LMB
Home Runs de por vida
455
Carreras producidas de por vida
1927
Bases totales de por vida
4872
Ponches de por vida
1500
Home Runs con las bases llenas de por vida
13
Carreras producidas para un jugador mexicano en una temporada
El 14 de julio de 2002, en su hogar localizado en Campeche, murió electrocutado al intentar reparar el techo de su casa. Él hizo contacto con un toldo de lámina que estaba haciendo contacto con unos cables de alta tensión y murió casi instantáneamente. Esa campaña (2002) los Diablos Rojos vencieron en la serie final a los Tigres y el título fue dedicado en honor al Almirante Nelson Barrera.