Das Selbstverständnis des Büros ist durch das Zusammenspiel von Praxis, Forschung und Lehre geprägt. Besonderes Augenmerk gilt innovativen Fertigungstechnologien, Materialforschung und nachhaltigen Gebäudestrukturen. Die experimentelle Forschungsarbeit des Büros war in den letzten Jahren in mehreren Ausstellungen zu sehen, unter anderem an der Architectural Association in London, bei den Architektur-Biennalen 2008 und 2014 in Venedig, der Marrakesch Biennale 2012, der Chicago Architecture Biennial 2017 sowie 2020 in einer Einzelausstellung im Berliner Haus am Waldsee.
2007 wurde die Arbeit von Barkow Leibinger mit dem Marcus-Prize for Architecture ausgezeichnet. Das Betriebsrestaurant Ditzingen erhielt u.a. 2009 den DAM Preis für Architektur in Deutschland und 2010 den Honor Award for Architecture des American Institute of Architects. Das „Smart Material House“ in Hamburg erhielt 2012 den Holcim Global Innovation Prize. Zuletzt wurde die Trumpf Smart Factory in Chicago 2018 mit dem Preis des Deutschen Stahlbaues und 2019 mit dem AIA Honor Award for Architecture ausgezeichnet. Zudem erhielt das Harvard Artlab 2019 den BSA Honor Award for Design Excellence.