2003. aastal sai Barbourist teine vabariiklane Missipsi kuberner pärast rekonstrueerimist, kui ta võitis demokraatliku ametis oleva Ronnie Musgrove'i. Kuvernöörina jälgis ta oma osariigi reageerimist orkaan Katrinale ja 2010. aasta Deepwater Horizon'i naftalekkele.
, on osariigi kaks kõige kahjulikumat keskkonnakatastroofi alates 1927. aasta Mississippi jõe üleujutustest. Barbour pidi 2012. aastal presidendikandidaadiks kandideerima, kuid teatas 2011. aasta aprillis, et ta ei kandideeri.