Gli studi di Barbagallo si concentrano sulla storia contemporanea, storia d'Italia e in particolare del Mezzogiorno, specie dal Settecento a oggi, nelle sue varie dinamiche sociali, politiche, culturali. È attento studioso del fenomeno criminale nelle regioni meridionali, argomento cui ha dedicato diversi lavori e interventi, accademici e non.
Opere
Il Mattino degli Scarfoglio (1892-1928), Guanda, 1979
Mezzogiorno e questione meridionale (1860-1980), Guida, 1980
Stato, parlamento e lotte politico-sociali nel Mezzogiorno (1900-1914), Guida, 1980
Francesco Saverio Nitti, UTET, 1984
L'azione parallela. Storia e politica nell'Italia contemporanea, Liguori, 1990
La formazione dell'Italia democratica, in Storia dell'Italia repubblicana, vol. I, Einaudi, 1994
Da Crispi a Giolitti. Lo Stato, la politica, i conflitti sociali, in Storia d'Italia, vol. III, Laterza, 1995
Napoli fine Novecento. Politici, camorristi, imprenditori, Einaudi, 1997
Il potere della camorra (1973-1998), Einaudi, 1999
Il Sud, Editori Riuniti, 2001
Storia contemporanea. L'Ottocento e il Novecento, Carocci, 2002
La modernità squilibrata del Mezzogiorno d'Italia, Einaudi, 2002
Italia contemporanea. Storiografia e metodi di ricerca, Carocci, 2002
Enrico Berlinguer, Carocci, 2007
Storia contemporanea. Dal 1815 a oggi, Carocci, 2008
Lavoro ed esodo nel sud, Guida, 2008
Storia dell'Italia repubblicana, Carocci, 2009
Storia della camorra, Laterza, 2010.
L'Italia nel mondo contemporaneo. Sei lezioni di storia 1943-2018, Laterza, 2019