Barkvoll ble cand.odont. i 1984 og dr.odont. i 1991 ved Universitetet i Oslo med avhandlingen . Han gjennomførte spesialutdanning i oral kirurgi og medisin ved Det odontologiske fakultet, UiO, 1987-1992 og «Sjefskurset» ved Forsvarets Høyskole i 1997. Barkvoll ble professor i odontologi (oral kirurgi og oral medisin) i 1995.