Von 2001 bis 2008 übernahm er den Cheftrainer-Posten der australischen Nationalmannschaft. Die Nationalmannschaft gewann unter ihm 2002 und 2006 den Titel bei den Commonwealth Games. Ebenfalls 2002 und 2006 erreichten die Australier das Finale bei der Weltmeisterschaft und unterlagen dann jeweils den Deutschen. 2004 bei den Olympischen Spielen in Athen gewann die australische Mannschaft das Olympiafinale gegen die niederländische Mannschaft und erhielt die bislang einzige olympische Goldmedaille für die australischen Herren. Vier Jahre später gewannen die Australier die Bronzemedaille bei den Olympischen Spielen in Peking. Nach den Spielen in Peking trat Barry Dancer als Nationaltrainer zurück.