Barcons es licenciado en Ciencias Físicas por la Universidad de Barcelona y doctor por la Universidad de Cantabria, donde ha desarrollado gran parte de su actividad investigadora. En 1993 ingresó en el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y es miembro fundador y primer director (1995-1999) del Instituto de Física de Cantabria, centro mixto del CSIC y la Universidad de Cantabria al que está adscrito en la actualidad.
Ha sido asesor científico de la Agencia Europea del Espacio (ESA) y ha participado en programas espaciales de la ESA como el observatorio XMM-Newton. Lleva realizando desde hace casi 15 años labores de coordinación científica en la misión XEUS/IXO/Athena.
De 2004 a 2006 fue gestor del Programa Nacional de Astronomía y Astrofísica del Ministerio de Educación y Ciencia, destacando su papel como coordinador en la adhesión de España en la Organización Europea para la Investigación Astronómica en el Hemisferio Austral (ESO), y fue delegado en el Consejo de dicho Organismo desde 2007 a 2011.
Ha publicado más de 120 artículos en revistas internacionales especializadas que han recibido cerca de 4.000 citas. Ha sido invitado en decenas de ocasiones a impartir conferencias en Congresos internacionales especializados, realiza frecuentes actividades de divulgación (charlas, artículos) y ha dirigido siete tesis doctorales, ha informado la UC en nota de prensa.