Barton ble født i Hammersmith i London. Hun har engelsk far, Paul Marsden Barton, og irsk mor, Nuala Quinn. Barton flyttet til New York City i en alder av fire år, og gitt amerikansk statsborgerskap i Los Angeles den 3. februar 2006. Hun har fortsatt status som britisk statsborger. Hun har sterke bånd til England, da hennes eldre søster, Zoe Barton, jobber som advokat i London. Hennes yngre søster, Hania Barton, studerer for øyeblikket i Los Angeles. Barton gikk ut av «Professional Children's School» i Manhattan i 2004, og tok undervisning på «Royal Academy of Dramatic Art» høsten 2006. I slutten av desember 2007 ble hun arrestert av politiet i Hollywood etter at hun ble stanset for fyllekjøring og besittelse av narkotika. Hun ble løslatt mot en kausjon på om lag 55 000 kroner.