Nerea Barros va ser infermera a l'Hospital Clínic de Santiago de Compostel·la, labor que compaginava amb petits papers com a actriu de cinema i teatre.[1] Havia debutat al cinema amb setze anys, en 1997, en la pel·lícula Nena, del director gallec Xavier Bermúdez,[2] amb qui va tornar a col·laborar en 2008, en la pel·lícula Rafael. En 2009 va obtenir el seu primer paper rellevant en la pantalla petita, a Matalobos, emesa per la Televisió de Galícia. Però no va ser fins a 2013 quan va guanyar una certa popularitat a causa de la seva participació a El tiempo entre costuras, sèrie de Antena 3 de l'adaptació de la novel·la de María Dueñas.[3]
El 2014 va participar a La isla mínima, en la qual va interpretar el personatge de Rocío. El seu paper va ser guardonat amb el Premi Goya a millor actriu revelació.[4]