Военную службу начал в 15 лет унтер-офицером. В 1788—1789 годах участвовал в штурме Очакова, в бою под Каушанами, во взятии Аккермана и Бендер. В 1790-х годах сражался в Финляндии и Польше.

В 1790-х годах сражался в Финляндии и Польше. В 1805—1807 годах Барклай отличился в войне против Наполеона под Пултуском и Прейсиш-Эйлау. Во время русско-шведской войны 1808—1809 годов командовал корпусом в Финляндии, а затем был главнокомандующим всеми русскими войсками в Финляндии.

С января 1810 года — военный министр. С войны 1812 года — главнокомандующий 1-й Западной армией. 600-тысячной армии Наполеона противостояли 200 тысяч русских войск на границе. Барклай избрал единственно возможную тактику. Отступая и умело маневрируя, он стремился сконцентрировать русские войска, не дать Наполеону разбить их поодиночке.

Руководя правым флангом при Бородине, Барклай проявил редкостную храбрость. После смерти Кутузова в 1813 году вновь был назначен главнокомандующим. В сражениях под Бауценом, Кульмом, Лейпцигом, Бриенном, Бар-Сюр-Об, Фершампенуазе показал себя талантливым полководцем.

Был произведен в фельдмаршалы, получил княжеский титул. Умер в 1818 году на 57-м году жизни.