Καταγόταν από την Αντιόχεια της Συρίας. Ενώ ήταν σε προχωρημένη ηλικία, οδηγήθηκε στον έπαρχο της Αντιοχείας, ο οποίος τον ανέκρινε. Ο Βαρλαάμ δε δίστασε να ομολογήσει στον ηγεμόνα την πίστη του στον Χριστό και για τον λόγο αυτό υποβλήθηκε σε πολλά βασανιστήρια. Αφού τον χτύπησαν ανελέητα οι δήμιοι, τον οδήγησαν σε έναν ειδωλολατρικό βωμό. Έπειτα τον πρόσταξαν να απλώσει το χέρι του, πάνω στο οποίο τοποθέτησαν κάρβουνα αναμμένα και λιβάνι. Οι ειδωλολάτρες πίστευαν ότι ο Άγιος, για να αποφύγει τους πόνους, θα έριχνε το κάρβουνο στον βωμό και πως έτσι θα φαινόταν ότι θυσίαζε στα είδωλα. Όμως ο Βαρλαάμ προτίμησε να καεί το χέρι του, παρά να φανεί ότι θυσιάζει σε ειδωλολατρικούς θεούς. Ύστερα από λίγο παρέδωσε το πνεύμα του στον Κύριο.