A.J.バーネット
プロ入りとメッツ傘下時代
1995年のMLBドラフト8巡目（全体217位）でニューヨーク・メッツから指名を受け、プロ入り。
マーリンズ時代
1998年2月にアル・ライターとトレードで、フロリダ・マーリンズへ移籍。
1999年8月17日にロサンゼルス・ドジャース戦でメジャーデビューを果たし、初勝利を記録した。
2001年5月12日のサンディエゴ・パドレス戦でノーヒットノーランを達成。球団タイ記録となる9四死球を出しながらのノーヒッターとなった。この時、バーネットは129球を投じたが、ストライクは半分の65球しかなかった。この年初めて規定投球回を上回り、2桁勝利を達成した。
2002年は8月19日から9月13日までの間故障者リスト入りとなったが、12勝9敗・203奪三振（リーグ6位）・5完封（リーグ1位）の成績を残し、ホーム戦では全5完封を記録し、被安打率.190（リーグ3位）の好成績を残した。
2003年に4月29日の登板の後、トミー・ジョン手術を受け、その後全休。チームは球団史上6年ぶり2回目のワールドチャンピオンとなったが、バーネットはその一員になれなかった。
2004年6月3日の登板でメジャー復帰を果たし、7勝6敗・防御率3.68の成績を残した。
2005年は、12勝12敗、防御率3.44という成績で終えた。5月31日のピッツバーグで行なわれたピッツバーグ・パイレーツ戦で先発した際、PNCパークのスピードガンが時速104マイル（約167km/h）を記録。これまで世界最速であった、サンフランシスコ・ジャイアンツの元守護神ロブ・ネンやニューヨーク・ヤンキースのランディ・ジョンソンの持つ時速102マイル（約164km/h）を更新したのか、と騒がれた。しかし、球場関係者がスピードガンを調整したところ、時速99マイル（約159km/h）程度に落ち着いたことや、バーネットが前回の先発予定試合を右ヒジの炎症で回避したことから、疑問の声が多く、世界最速新記録には認定されていない。一方で対戦打者のフレディ・サンチェスは「ホントにあのボールの速さはこれまで体験したことのないすごいものだった。みんなは彼のスピードに懐疑的だったけど、僕はあの時、本当に104マイル出ていたと信じているよ」と語っている。
ブルージェイズ時代
2006年、5年総額5500万ドルという契約でトロント・ブルージェイズに移籍。開幕を故障者リスト入りで迎え、4月15日に故障者リストから復帰を果たし、同日のシカゴ・ホワイトソックス戦で先発した。シーズン2試合目の登板となった4月21日のボストン・レッドソックス戦で右肩痛により長期離脱を余儀なくされる（ただし、MRIや医師の診断によると、肩の異常は認められていない）。2006年後半から復帰し10勝を挙げた。
2007年はDL入りを2回としたものの10勝し、マーリンズ時代から数えて3年連続2桁勝利。奪三振数は投球回数を初めて上回る176を記録した。
7年連続で故障者リスト入りをしていたが、2008年はリスト入りすることなくリーグ最多の34試合に先発。防御率は前年より悪化したが、自己最多の18勝を挙げ、231奪三振で最多奪三振を獲得。バーネットの5年契約には3年目終了時に契約を破棄してFAとなる権利があるため、シーズン途中にシカゴ・カブスやフィラデルフィア・フィリーズへ移籍の噂もあったが、J・P・リッチアーディGMが移籍を否定。結局、移籍せずシーズンを終えた。
11月4日、契約に含まれていた破棄条項を行使し、フリーエージェントになることが決まった。
ヤンキース時代
FAとなったバーネットを巡っては、アトランタ・ブレーブスが4年総額6000万から6500万ドル（5年目のオプションを含めると8000万ドル）の金額を提示したが、ヤンキースがそれを上回る金額を提示。そして、バーネットは12月18日に5年8250万ドルでヤンキースと合意。
ヤンキース1年目は、一度も先発を飛ばすことなく33試合に先発し、207イニングを投げて13勝、防御率4.04を記録。6月20日のマーリンズ戦の3回に、メジャー史上39人目となる「1イニング9球で3奪三振」（immaculate inning）を達成。正捕手ホルヘ・ポサダと相性が悪く、バッテリーを組むことを拒否した。ポストシーズンでは5試合に登板、好不調の波が大きかったが、フィリーズとのワールドシリーズ第2戦で好投するなど、9年ぶりの優勝に貢献した。
2010年は10勝15敗、防御率5.26とフルに稼働したシーズンでは自己最悪の成績となった。9月には右目の周りに大きな痣を作って球場に現れ、様々な憶測を呼んだ。
シーズンの不調から地区シリーズでは先発を外れたが、テキサス・レンジャーズとのリーグ優勝決定戦の第4戦に登板、しかし6回5失点で負け投手となった。
2011年も先発ローテーションを守ったが、11勝11敗・防御率5.15と成績を伸ばすことはできなかった。地区シリーズの第4戦のデトロイト・タイガース戦では他の先発陣が軒並み乱調の中、6回途中1失点と勝利に貢献したが、結局チームは2勝3敗でシリーズを敗退した。
ヤンキースでの3年間は99試合に登板（うち98試合に先発）して34勝35敗、防御率4.79。3年間先発としてフル回転した点で、前後してヤンキースに所属しながら登板することすらままならなかったカール・パバーノや井川慶とは異なるが、後述のように結局年俸負担付きで放出に至ったこともあり、高額な契約には見合わないとの見方が強く、彼らと同様、近年のヤンキースが締結したFA契約の中では代表的な失敗例として挙げられることも多い。
パイレーツ時代
ヤンキースとの契約期間は2年残っていたものの、チームはトレードによる放出を検討。ロサンゼルス・エンゼルスのボビー・アブレイユとのトレードは東海岸への居住を望む家族の意向でバーネットが拒否したが、2012年2月19日、残りの契約2年3300万ドルのうち2000万ドルをヤンキース側が負担する条件のもと、マイナー2選手とのトレードで、パイレーツに移籍した。
2012年3月1日、打撃練習中にバントの自打球を頬に当てて骨折。開幕を故障者リストで迎え、4月21日に復帰した。5月2日のセントルイス・カージナルス戦では2回2/3を12失点と大炎上してしまったものの、それ以外はエース格としてフル回転し、2008年に次いで2番目に多い16勝を挙げた。
2013年4月17日のカージナルス戦で史上68人目、現役では4人目となる通算2000奪三振を達成。7月に故障者リスト入りしたものの30試合に先発し、防御率は自己最高の3.30、奪三振率（K/9）はリーグ1位の9.85を記録。チームの21年ぶりの勝ち越し・ポストシーズン進出に貢献した。
10月31日にFAとなった。
フィリーズ時代
2014年2月12日にフィリーズと1600万ドルの1年契約（2015年のオプション1275万ドル・トレード拒否権付き）で合意したことが報道され、2月16日に球団が発表した。2014年5月20日、マーリンズ戦に勝利し、メジャー全30球団勝利を達成した。しかし、全体的に成績を落とし、負け数は、ナショナルリーグのワースト1位だった。オフに2015年の契約オプションを破棄し、FAとなった。
パイレーツ復帰
2014年11月14日にパイレーツと850万ドルの1年契約を結んだ。前述のように、フィリーズとの間ではより高額の契約オプション権を持っていたが、あえて年俸減で古巣を選んだ形になった。
2015年2月19日、2015年シーズン限りで現役を引退する意向を表明した。同年7月6日、自身初のオールスターゲームに選出された。
投球スタイル
最多奪三振（2008年）、最高奪三振率[K/9]（2008年、2013年）、最多与四球（2009年）、最多暴投（2009年、2011年）、最多与死球（2010年）を相次いで記録していることが示すように、制球難の課題を抱えつつも、空振りを奪える威力のある球種を投げ分ける。軸となる91-94マイルの速球（4シーム、高速シンカー）の他、ナックルカーブ、チェンジアップが主な持ち球である。スライダーのように大きく変化するカーブは44%と高い空振り率を誇り、チェンジアップで多くのゴロを奪っている。
クイックが非常に苦手で、盗塁を許しやすい。