Barchius studerade vid Uppsala universitet och Västmanlands-Dala nation 1689. Han företog därefter en studieresa till Danmark, Tyskland, Holland och England 1699-1701. I sin frånvaro utnämndes han till magister i Uppsala 11 december 1700. 17 augusti 1702 prästvigdes han i Västerås. Efter sin prästvigning fick han tjänst som huspredikant hos hovrådet Nils Gyldenstolpe, och blev 1706 hovpredikant hos änkedrottningen.
Han utnämndes 27 november 1709 till domprost i Västerås domkyrka, en tjänst han tillträdde 1711. År 1719 kallades han till överhovpredikant och biktfader hos drottning Ulrika Eleonora och blev samma år teologie doktor. Han befordrades 14 maj 1725 till pastor i Storkyrkoförsamlingen i Stockholm. Sex år senare, 1731, tillträdde han som biskop i Västerås stift. Barchius var även riksdagsman 1713, 1719, 1726-27 samt 1731.
Barchius arbetade, som strängt ortodox, i riktning för den evangeliska lärans renhet, både i sina predikningar som i riksdagen. Han var aktivt drivande för att få Erik Tolstadius avsatt. Han intog en avvisande hållning till de nya religiösa rörelserna, kämpade för det nya konvertikelplakatets bibehållande.
En dotter i första äktenskapet, Maria Elisabeth Barchia, gifte sig med Johan Rahde som adopterades på ätten Gripenstedt och hon är sålunda stammoder till friherrliga ätten Gripenstedt samt därigenom till Annie Adelsköld, Raoul Wallenbergs farmor. En annan gifte in sig i ätten Cederholm von Schmalensee. 2146