Em 2015 foi o principal destaque da Seleção Paraguaia durante a Copa América disputada no Chile. Apesar de ser reserva, sempre entrava como substituto no segundo tempo de jogo, e foi o artilheiro de sua seleção, com quatro gols marcados. Barrios marcou logo na estreia contra a Argentina, sendo o principal destaque paraguaio no empate por 2 a 2. Contra o Uruguai, marcou o gol salvador que garantiu o empate por 1 a 1, que classificou o Paraguai para as quartas de final. Nas quartas ajudou o Paraguai a eliminar o Brasil nos pênaltis pela segunda edição consecutiva de Copa América. Na semifinal marcou mais um gol contra a Argentina, mas não conseguiu evitar a derrota frustante por 6 a 1.