Die Schauspielerin absolvierte ihre Ausbildung an der Hochschule für Musik und Darstellende Kunst in Hamburg, zu ihren Lehrern zählten Boy Gobert, Peter Striebeck und Wolf Dietrich Sprenger. Es folgten Engagements in Ingolstadt, Essen, Recklinghausen, Wuppertal, Bremen, am Thalia Theater Hamburg, in Ulm, Freiburg, Heidelberg, Esslingen sowie am Theater der Altstadt, dem Studio Theater und den Schauspielbühnen in Stuttgart. Zu ihren Rollen gehören u.a. Amanda („Die Glasmenagerie“), Gertrud in „Hamlet“, Doris („Witwenclub“), Sofie („Mein Lebtag“), Bernarda („Bernarda Albas Haus“) und Claire Zachanassian („Besuch der alten Dame“), Gila („Blütenträume“) und Konstanze Engelbrecht („Der dressierte Mann“). Außerdem arbeitet sie für das Fernsehen und den Rundfunk, u.a. war sie unlängst in der SWR-Serie „Laible und Frisch“ zu sehen.
In Meiningen spielt Ulrike Barthruff eine von zwei „Cosima Wagners“ in Reinhard Baumgarts „Wahnfried – Bilder eine Ehe“ in der Inszenierung von Jan Steinbach. Die von ihr verkörperten Aspekte der Cosima ergänzen das Bühnengeschehen und die Figur der Frau Richard Wagners um die Erfahrungen und die Erkenntnisse der 47 Jahre, die sie nach Wagners Tod ohne ihn weiterlebte und in denen sie sein Werk zum Denkmal machte.