אורנה ברביבאי נולדה ברמלה בשנת 1962, גדלה והתחנכה בעפולה, ובשנת 1981 התגייסה לצה"ל. בשנת 1982 נישאה למשה, ולהם שלושה ילדים ושתי נכדות. כיום גרה בתל אביב.
ברביבאי שירתה שנים רבות בצה"ל במגוון תפקידי משאבי אנוש, וביוני 2011 מונתה לראש אגף כוח אדם.
בשנת 2014 פרשה מצה"ל בדרגת אלוף, בתום 33 שנות שירות.
עד לבחירות 2019 מילאה כמה תפקידים, ובהם מנכ"לית הקרן למיזמים לאומיים, העוסקת בצמצום התמותה מזיהומים נרכשים בבתי חולים;
יושבת-ראש הוועד המנהל של המכללה האקדמית עמק יזרעאל;
חברה בוועד המנהל של ארגון מעוז, הפועל לקידום הנהגה מחוללת שינוי באתגרי הליבה של ישראל;
חברת דירקטוריון במכון הישראלי לדמוקרטיה;
חברת דירקטוריון בקופת חולים כללית;
מרצה במרכז הבינתחומי בהרצליה;
מגישת התוכנית "רצועת הביטחון" בגלי צה"ל, העוסקת בנושאי צבא-חברה;
מרצה בנושאי מנהיגות, משאבי אנוש, מגדר ויחסי צבא-חברה.
כמו כן, ברביבאי נבחרה להשיא משואה בטקס יום העצמאות תשע"ד (2014), שהתקיים בסימן "זמן נשים".
היא נבחרה לאחת מ-50 הנשים המשפיעות בישראל על ידי העיתון גלובס, ולאחת מ-50 היהודים המשפיעים בעולם על ידי הג'רוזלם פוסט. כמו כן הייתה כלת פרס חיים הרצוג לשנת 2016, המוענק על תרומה ייחודית למדינת ישראל.