Van Barneveld arbeitete als Postzusteller, bevor er zum professionellen Dartspieler wurde. Er wechselte zu Beginn der Premier League 2006 in die PDC. Dort schlug er zweimal Phil Taylor bei den UK Open und den Las Vegas Desert Classic. Die UK Open gewann er, bei den Las Vegas Desert Classics verlor er gegen John Part. Durch seinen 7:6-Sieg über Taylor im Finale der Dart-Weltmeisterschaft am 1. Januar 2007 war van Barneveld erstmals Dartweltmeister der PDC. In diesem Finale warf er 21-mal die 180, was seitdem der Rekord für ein Match bei den PDC-Weltmeisterschaften darstellt. Dave Chisnall stellte am 30. Dezember 2016, bei der PDC-Weltmeisterschaft 2017 diesen Rekord ein. Van Barneveld wurde am 1. Januar 2008 als Weltmeister von Part abgelöst, nachdem er bereits im Achtelfinale mit 2:4 Sätzen gegen Kevin Painter ausgeschieden war.