W latach 1945–1955 był zatrudniony i chroniony przez Brytyjczyków i Amerykanów. Pracował w wywiadzie, zajmując się walką z lewicową opozycją wobec okupacji Niemiec przez zachodnich aliantów. W 1955, gdy Brytyjczycy i Amerykanie nie potrzebowali już jego usług, Barbie skorzystał z pomocy administracji watykańskiej (biskup Alois Hudal) i uciekł wraz z rodziną do Argentyny. Później przeniósł się do Boliwii i jako Klaus Altmann zamieszkał w La Paz, gdzie został narkotykowym bossem. Według części źródeł w latach 60. brał udział w rozbiciu partyzanckiej Armii Wyzwolenia Narodowego oraz doradzał w sprawie schwytania argentyńskiego rewolucjonisty Ernesto „Che” Guevary. Następnie brał udział w miejscowym zamachu stanu. W 1971 został wytropiony i rozpoznany przez poszukiwaczy nazistowskich zbrodniarzy wojennych Serge'a i Beate Klarsfeldów, ale dopiero nowo powołany rząd boliwijski zgodził się na aresztowanie Barbiego (doszło do tego 18 stycznia 1983). Następnie, w zamian za różne dobra materialne, ekstradowano go do Francji.