1994年にバーのオーナーの男性と結婚したが1ヶ月足らずで離婚。ルーク・ウィルソンと交際。2001年にはコメディアンのトム・グリーンと結婚したが、やはり5ヶ月で離婚している。2002年ごろからアメリカのロックバンド、ザ・ストロークスのドラマーであるファブリツィオ・モレッティと交際を続け、結婚も間近と報じられたが2007年に破局。2007年8月には、ドリューがプロデュースした映画、『そんな彼なら捨てちゃえば?』で共演したジャスティン・ロングと交際を始めた。2人は2008年4月に『イン・タッチ』誌が選ぶ“イチャイチャ度ナンバーワンカップル”に選ばれる程のおのろけぶりを披露していたが、同年7月に破局。その後ドリューは年下俳優チェイス・クロフォードやエド・ウェストウィックと噂になり、ジャスティンもキルスティン・ダンストやジニファー・グッドウィンとの噂もあったが、結局は翌年2009年3月にドリューとジャスティンの2人は元の鞘に収まった。2010年には『遠距離恋愛　彼女の決断』で、2人は恋人同士を演じるものの再び破局。2011年2月からシャネルの元CEO アリエ・コペルマンの息子であるウィル・コペルマンと交際を始め、1年間半の交際を経て、2012年6月に結婚。同年9月には第一子が誕生、2014年4月に第二子にも恵まれたが、2016年、約4年に渡る結婚生活に終止符を打った。ドリューにとって3度目の離婚となった。子供は二人とも娘で、名前は長女がオリーブ、次女がフランキーである。
『E.T.』の出演で、天才子役として寵児になった彼女だが、私生活は荒んでいく事となる。学校では有名子役というレッテルからいじめにあい、学校に満足に通うことができなくなった。そのため、勉強についていけない落ちこぼれとなってしまう。結果、学校に寄りつかなくなった彼女は、人としてのマナーや常識を知らずに育つ事となる。幼い頃から夜遊びを覚えた彼女は、9歳から飲酒や喫煙を、10歳でマリファナを、12歳の時にはコカインを使用するようになり、薬物・アルコール依存症のリハビリセンターに入所することとなった。また、14歳の時には自殺未遂の騒ぎを起こす。自堕落の原因が母親にあると判断したバリモアは、15歳の時に母親からの独立を裁判で訴え、成人として裁判所に認められる。独立したバリモアはアルバイトをして生計を立て、オーディションに応募する日々が続いた。また、メディアの注目を浴びるため、夜な夜なパーティに出没しては粗暴な振る舞いを続けたが、以前とは異なり、たばこ・アルコール・薬物等は全くやらなかった。その後母親とは、2001年の映画『ライディング・イン・カーズ・ウィズ・ボーイズ』で10代で母親になる女性を演じたことをきっかけに、和解している。後に父親にも虐待されていたことを告白。9歳の時に両親が離婚した後は疎遠になっていたが、2003年に父親が余命わずかであることを知って和解し、死を看取った。
生後11ヶ月からコマーシャルメッセージ（CM）に出演している。4歳の時に『アルタード・ステーツ/未知への挑戦』で映画デビューする。1982年に『E.T.』で主人公エリオットの妹役で出演、その愛らしさで一躍天才子役として注目される。笑顔が可愛らしく愛嬌のある役が多いが、10代から20代の初めには全身7ヶ所にタトゥーを入れた「Bad Girl」として有名で、1995年には『プレイボーイ』誌でヌードにもなっている。20代半ばからは再びヒット作に恵まれ、初めて製作総指揮を手掛けた主演映画『25年目のキス』は全米第1位初登場となる大ヒットを記録、その後も次々にヒット作品に主演した。また自身の映画製作会社「フラワー・フィルムズ」を興して製作業にも携わっている。2004年2月、ハリウッド・ウォーク・オブ・フェームに名前が刻まれた。2007年4月、タイム・ワーナー社の刊行している雑誌『ピープル』の「モスト・ビューティフル・ピープル2007」で第1位に選ばれた。2009年公開の『ローラーガールズ・ダイアリー』で映画監督デビューを果たした。同年放送のテレビ映画『グレイ・ガーデンズ 追憶の館』でエディス・ボウヴィエ・ビールを演じ、ゴールデングローブ賞主演女優賞（ミニシリーズ・テレビ映画部門）を受賞。エミー賞主演女優賞（ミニシリーズ・テレビ映画部門）にもノミネートされた。実業家としては、製作会社「FLOWER FILMS」を起業し、洋服ブランド「Dear Drew」、化粧品ブランド「FLOWER Beauty」、ワイン「Barrymore Wines」の企画・販売を手掛けている。2015年には自伝『Ｗildflower』を著した。
ロサンゼルス出身。父親はイングランドとアイルランドの血を引く俳優のジョン・ドリュー・バリモア、母親はドイツ出身のマコー・イルディコー (Makó Ildikó) [ˈmɒkoː ˌildikoː]（イルディコ・ジャイド）で、第二次世界大戦のためドイツに逃れていたハンガリー難民であった。祖父はジョン・バリモア、祖母はドロレス・コステロ、大伯父はライオネル・バリモア、大伯母はエセル・バリモアのバリモア一族として有名な名家である。ドリューが生まれる前に両親は離婚した。3人の異母兄姉がいる。
引退後は警視庁の助教を務める傍ら、母校・明治大学の助監督に就任し、指導者の道を歩む。指導法は練習時間を区切り、感覚ではなく言葉で意味を説明しながら細かくロジカルに指導し、シャトルランなどの科学的トレーニングも取り入れていた。2004年11月より全日本柔道連盟女子強化コーチとなる。2005年のカイロ世界選手権では78kg級と無差別級を担当し、薪谷翠の金メダル獲得をサポートした。2008年11月には全日本女子の監督に就任。2010年1月、同じく柔道家の阿武教子と3月に結婚する事を発表。2011年6月5日には長男が誕生した。2012年7月に開催されたロンドンオリンピックの際に、「現在の女子代表は歴史の中で一番強い」として過半数の金メダル獲得を目論んでいたが、57kg級で松本薫が金メダルを獲得したものの、合計で過去最低の3個しかメダルをもたらす事ができなかった。とりわけ、国際大会で圧倒的な強さを示して外国勢を大きくリードして、尚且つ、それまでのオリンピックでは常にメダルを獲得してきた48kg級と52kg級の両階級で金メダルはおろか、メダルを獲得させる事さえ出来ずに終わり、「（金メダルの最有力候補だった軽量2階級でメダルさえ逃して）誤算というか大誤算。順調に行けば2日間で（金メダルが）2つ、最低でも1つと思っていた」「全員がメダルで複数が金と思っていた。これが現実でこれが五輪」と大いに嘆く事にもなった。男子柔道での金メダル無しが話題になったものの、女子の成績に関しては責任問題が持ち上がる事もなく、大会直後から強化委員長の吉村和郎は園田の監督続投に強い支持を表明しており、自身も続投に前向きの姿勢を示していた。結果として、女子代表監督を続ける事になった。