De pequeño, Raly Barrionuevo cantó en peñas y en el colegio para iniciar en su adolescencia una carrera como solista actuando en festivales provinciales y nacionales. Por esa época compuso sus primeras canciones.

En 1990 se radicó en Córdoba y desde allí decidió difundir sus canciones. Estudió guitarra en "La Colmena", una escuela orientada al jazz y el rock, y empezó a mezclar los estilos folcklóricos con ritmos modernos. En 1991 el cantautor Jacinto Piedra lo invitó para que participara en el “Encuentro de Músicos Santiagueños” junto a Sixto Palavecino y Los Manseros Santiagueños. Participó como invitado de Peteco Carabajal en el espectáculo.

En 1995 grabó su primer disco, El principio del final, con temas de su autoría. En este trabajo fueron invitados, entre otros, Peteco Carabajal, Víctor Heredia y el Dúo Coplanacu. En 1999 comenzó a trabajar, junto a León Gieco, en la preproducción de su segundo disco, Circo Criollo, que terminó de grabar en el año 2000.

En febrero de 2001 se consagró ganador de La Gaviota de Plata a la Mejor Canción en el XLII Festival Internacional de la Canción de Viña del Mar (Chile) con la canción “Ayer te vi”, de Víctor Heredia. En enero de 2002 fue premiado como Consagración del Festival Nacional del Folclore en Cosquín. En marzo siguiente comenzó la preproducción de otro álbum, llamado Población Milagro.

A finales de 2003 formó la agrupación musical llamada La Juntada junto a Peteco Carabajal y al Dúo Coplanacu, con quienes realizaron dos conciertos en el Teatro Ópera que posteriormente fueron editados en CD y DVD. En octubre de 2004 editó el disco Ey, paisano, un álbum que renueva el compromiso que desde sus comienzos tuvo con la realidad social y los derechos humanos. En octubre de 2006 editó su primer álbum en vivo, que lleva por título Paisano vivo.

El 24 de octubre de 2008 visitó Venezuela por primera vez para presentarse en el "Día Internacional de los Sueños 2008", que se realizó en la Isla de San Carlos en el estado Zulia, junto a artistas de renombre como Carlos Varela, Bárbara Luna, Grupo Iven, entre otros.

En 2015 obtuvo el Premio Konex otorgado por la Fundación Konex como uno de los 5 mejores cantantes masculinos de folklore de la década en Argentina, uno de los premios más prestigiosos del país.

En 2016 publicó un nuevo sencillo junto a Lisandro Aristimuño titulado "Niña de los andamios". Se trata de una canción sencilla, potente y muy bien lograda, una prueba gigante del conocido “menos es más”. Líricamente, lleva a evocar y conocer la historia de esta niña y de su entorno cercano, mientras prepara al escucha para descubrir el nuevo trabajo de Barrionuevo. ​En 2018 participó con La Vela Puerca en la canción "La luna de Neuquén", del disco Destilar. En 2019 saca un disco nuevo en conjunto con Lisandro Aristimuño, en la banda llamada Hermano Hormiga, la cual conforman estos dos músicos, y con la cual se encuentra de gira por varios países de Latinoamérica.