O artista é o pintor da aclamada cúpula da Câmara dos Direitos Humanos e Aliança das Civilizações, Organização das Nações Unidas (ONU), em Genebra, na Suíça, que tem aproximadamente 430 m², e na qual ele imprimiu o fundo do mar, usando 60 toneladas de tinta, em um trabalho que durou treze meses. A obra foi uma doação do governo espanhol para a ONU, em 2007. Outra grande obra do artista que merece destaque é a instalação executada durante um período de seis anos, entre 2000 e 2006, na Capela do Santíssimo na Catedral de Santa Maria, arquitetura do século XVI, em Palma de Maiorca, na Espanha. A Capela foi revestida com imensos painéis contínuos de cerâmica policromada (300m²) e cinco vitrais de 12 metros de altura.

Com capacidade de trabalho surpreendente e atuando em múltiplos suportes – pintura, escultura, murais, cerâmica, desenho, ilustração de livros – Barceló se divide entre os seus ateliês de Paris, o de cerâmica em Palma de Maiorca, sua terra natal, e o de Mali, na África. Foi o artista mais jovem a se apresentar no Museu do Louvre e esteve presente na Bienal de Veneza, na Bienal de São Paulo, e na Documenta de Kassel, na Alemanha. Realizou retrospectivas em instituições de renome, como o Centro Pompidou, em Paris; o Museu Nacional Centro de Arte Reina Sofia, em Madri; o Museu Rufi no Tamayo, no México e o Museu Guggenheim Bilbao, na Espanha.