Nach diesem Erfolg erschien Adriana Barraza in mehreren Episoden von Silvia Pinals erfolgreicher mexikanischen Fernsehserie "Mujer, casos de la vida real", die nach einem Erdbeben im Jahr 1985 erstmals ausgestrahlt wurde um die in Mitleidenschaft gezogene Bevölkerung zu unterstützen, ehe sie für eine wiederkehrende Rolle in der dritten Staffel der Fernsehserie "Clase 406" (2003) verpflichtet wurde. Im Jahr 2006 folgte die zweite Zusammenarbeit mit Alejandro González Iñárritu an dessen Drama "Babel". In dem Episodenfilm, zu dessen Schauspielensemble unter anderem Cate Blanchett, Brad Pitt und Kōji Yakusho gehören, mimt Barraza erneut an der Seite von Gael García Bernal die gutherzige Kinderfrau Amelia aus San Diego, die die anvertrauten amerikanischen Zöglinge heimlich über die Grenze in ihre Heimat Mexiko mitnimmt, um an den Hochzeitsfeierlichkeiten ihres Sohnes teilzunehmen. "Babel" feierte seine erfolgreiche Premiere Mitte Mai 2006 auf den 59. Internationalen Filmfestspielen von Cannes und startete am 27. Oktober 2006 in den US-amerikanischen Kinos. Dort erhielt der Film Lob von Kritikern und Adriana Barraza, die für den Part der Amelia 16,5 kg zugenommen hatte, gewann den Preis des San Francisco Film Critics Circles als beste Nebendarstellerin des Jahres und wurde in der gleichen Kategorie für den Golden Globe Awards 2007 und die Oscarverleihung 2007 nominiert. Damit ist sie nach Katy Jurado und Salma Hayek erst die dritte mexikanische Schauspielerin, der die Ehre zuteilwurde, für den renommierten US-amerikanischen Academy Award nominiert zu werden. In den folgenden Jahren erschien Barraza nur in einer Handvoll weiterer Hollywood-Filme ("Henry Poole – Vom Glück verfolgt", "Drag Me to Hell", "Thor"), mit denen sie nicht an den vorangegangenen Erfolg anknüpfen konnte.