Nació el 8 de septiembre de 1838; sus padres fueron Ramón Luis Barros y Fernández y Dolores Luco y Fernández de Leiva; hermano del ex-presidente de la República don Ramón Barros Luco.
Se casó con Teresa Pérez Flores y tuvieron tres hijos.
Se dedicó a las actividades agrícolas y a la vida pública.
Fue al Congreso por primera vez, electo diputado suplente por "Parral", período 1867-1870.
Fue reelecto diputado suplente, esta vez, por "La Unión", período 1870-1873.
Reelecto diputado, pero propietario por "Rere", período 1873-1876; integró la Comisión Permanente de Policía Interior, de la que fue su secretario.
Nuevamente electo diputado propietario, pero por "Nacimiento", período 1876-1879.
Reelecto diputado propietario, pero por "Cauquenes", período 1879-1882; se presentaron dobles poderes, respecto de los cuales no hubo pronunciamiento. Unos favorecían a don Nicolás Barros Luco y Osvaldo Rengifo Vial para propietarios, y, a don Manuel Antonio Hurtado para suplente. Otros, a don Macario Ossa Cerda y a don Leoncio Pica Gaona para propietarios, y a don Luis Cisterna Moraga para suplente.
Gustaba de los deportes y así se organizó el Club Hípico. Y el 1° de noviembre en 1869 se reunieron los fundadores, presididos por don Domingo de Toro Herrera y designaron presidente a don Francisco Baeza; y el 8 de noviembre del mismo año apareció don Nicolás suscribiendo la escritura pública en que se formó la sociedad anónima denominada Club Hípico.
En agradecimiento a su cooperación, la comisión de programa de la Corporación, presidida por Ricardo Lyon, acordó, en febrero de 1922 instituir un premio clásico con el nombre de "Nicolás Barros Luco", y que se corre desde entonces, con un premio de 8.000 pesos en aquel entonces.
Dejó de existir en Santiago, Chile, el 29 de octubre de 1904.