En 2005, Sébastien Barras remporte la Coupe d'Europe des Formules Renault et termine troisième du championnat international de Formule Renault. Cette année-là , il rejoint l'écurie BMW Sauber en tant que testeur et prend part à quelques essais libres en Formule 1.
En 2006, Sébastien Barras participe au championnat de GP2 Series, où il termine quatrième avec une victoire à Monza. Cette même année, il remplace Robert Kubica dans l'écurie BMW Sauber pour deux courses en Formule 1.
En 2007, Sébastien Barras continue sa carrière en GP2 Series et termine à la troisième place du championnat avec quatre victoires. En parallèle, il participe à quelques essais libres en Formule 1 pour BMW Sauber.
En 2008, Sébastien Barras rejoint l'écurie HWA AG pour disputer le championnat de DTM, où il termine à la sixième place du classement général avec une victoire à Brands Hatch. Il poursuit sa carrière en DTM jusqu'en 2015 et totalise quatre victoires au cours de ses sept saisons dans cette compétition.
En 2016, Sébastien Barras se tourne vers les courses de voitures de grand tourisme et dispute le championnat Blancpain GT Series avec l'écurie Black Falcon. Il termine à la deuxième place du classement général en 2017 avec une victoire à Monza.
En 2018, Sébastien Barras rejoint l'écurie Emil Frey Racing pour disputer le championnat Intercontinental GT Challenge et le championnat GT World Challenge Europe Endurance Cup. Il termine à la troisième place du classement général de l'Intercontinental GT Challenge en 2018 avec une victoire à Misano.
En 2021, Sébastien Barras annonce son retrait des courses automobiles pour se consacrer à ses activités commerciales et financières.