Den 26-åriga ex-Fulham, Gillingham, Aldershot, Macclesfield och Dover Athletic framåt kom först i Shropshire på lån från Oakwell i förra säsongens januari fönster.
Efter att ha blivit skadad i sin första match, kom han tillbaka för att hjälpa Shrewsbury avvärja relegation från League One.
Payne har skrivit på ett tvåårigt kontrakt med Shrews.
Han förväntas räkna i lördagens hemmamatch med Rochdale, mot vilken han gjorde sitt första mål för Shrewsbury för fyra månader sedan.
Han är femte anfallaren som kom in av stadsbossen Paul Hurst sedan slutet av förra säsongen, bland sina 12 sommarsigneringar.
Målvakter: Craig MacGillivray (Walsall), Dean Henderson (Manchester United - lån)
Försvarare: Zak Jules (Läsande), James Bolton (Gateshead)
Mittfält: Jon Nolan (Chesterfield), Ebou Adams (Norwich City - lån), Daniel James (Swansea City - lån)
Strejker: Lenell John-Lewis (Newport), Arthur Gnahoua (Kidderminster Harriers), Carlton Morris (Norwich City - lån), Niall Ennis (Wolves - lån), Stefan Payne (Barnsley)
Hitta alla de senaste fotbollsöverföringarna på vår dedikerade sida.
Shrewsbury Town har omsignerat anfallaren Stefan Payne från mästerskapssidan Barnsley för en hemlig avgift.