Gwiazda Barnarda ma masę około 17% masy Słońca oraz promień 15–20% promienia Słońca. W porównaniu do Jowisza, ma 180-krotnie większą masę, lecz tylko 1,5 do 2,0 razy większy promień. Temperatura efektywna Gwiazdy Barnarda wynosi , a jasność wizualna osiąga zaledwie 4/10 000 jasności Słońca oraz 34,6/10 000 jasności bolometrycznej Słońca. Gwiazda Barnarda jest tak słaba, że gdyby zastępowała Słońce, byłaby tylko 100 razy jaśniejsza niż Księżyc w pełni. Kilka publikacji dotyczących relacji masa-jasność pojawiło się przed ostatecznym wynikiem prac Dawsona i współpracowników z 2003 roku. Wraz z dokładnym ustaleniem temperatury i jasności, publikacja ta sugeruje, że dotychczasowe szacunki promienia Gwiazdy Barnarda były zaniżone, a nowa poprawna wielkość jest równa 0,20 ± 0,008 promienia Słońca.
W badaniu metaliczności gwiazd karłowatych typu M, gwiazdę Barnarda umieszczono pomiędzy −0,5 a −1,0 w skali metaliczności, co stanowi od 10 do 32% wartości tego parametru dla Słońca. Metaliczność, czyli ułamek masy gwiazdy, na który składają się pierwiastki chemiczne cięższe od helu, pomaga sklasyfikować gwiazdy względem ich populacji w galaktyce. Gwiazda Barnarda wydaje się typowym czerwonym karłem, gwiazdą II populacji.