Barbara Radziwiłłówna została koronowana na królową Polski 7 grudnia 1550 r. Jej małżeństwo podniosło znaczenie rodu Radziwiłłów i innych rodów litewskich, co spotkało się z oporem szlachty i magnaterii polskiej. Według historyków przyczyną śmierci Barbary był rak szyjki macicy, a według napisanej książki w 2013 roku autorstwa dr. Janusza Kubickiego pt. Żony królów i władców Polski. Historia i medycyna królowa zmarła na kiłę, co zostało jednak wykluczone przez badania przeprowadzone na szczątkach królowej w Wilnie. Według ówczesnych pogłosek, mogła zostać zatruta przez teściową Bonę Sforzę. Po przedwczesnej śmierci, pochowana została 24 czerwca 1551 w katedrze wileńskiej.
Barbara Radziwiłłówna w kulturze Jej losy stały się tematem wielu utworów dramatycznych (Alojzego Felińskiego Barbara Radziwiłłówna. Tragedia w pięciu aktach, Franciszka Wężyka, Antoniego Odyńca, Stanisława Wyspiańskiego, Lucjana Rydla) i dzieł filmowych (serial TVP Królowa Bona w reżyserii Janusza Majewskiego oraz filmy kinowe z 1936 i 1982 r. – w roli Barbary wystąpiły odpowiednio Jadwiga Smosarska i Anna Dymna).