Pozycja Klausa Barbiego w Sipo-SD szczególnie wzrosła po rozpracowaniu i aresztowaniu Jeana Moulina ps. „Rex”, Przewodniczącego Krajowej Rady Ruchu Oporu i delegata Francji Walczącej na rzecz zjednoczenia podziemia. W swoich działach Barbie współpracował m.in. z szefem sekcji VI (wywiad zagraniczny) KdS Lyon SS-Ostuf Augustem Moritzem oraz Paulem Touvierem, komendantem faszystowskiej milicji w mieście. We wrześniu 1944, po wyzwoleniu Lyonu przez FFI, regularne wojska francuskie i U.S. Army, przeniesiono go do Wogezów, gdzie organizował akcje przeciwko partyzantom. Po wyzwoleniu Francji pracował w Baden-Baden, Halle, Düsseldorfie, Essen i Wuppertalu.
W sumie Klaus Barbie według dokładnych i udokumentowanych obliczeń jest współodpowiedzialny za deportację do obozów zagłady 7,5 tysiąca Żydów, zamordowanie 4342 ludzi oraz aresztowanie i torturowanie 14 311 bojowników ruchu oporu. W związku ze skalą popełnionych zbrodni otrzymał przydomek „Kata Lyonu” („Rzeźnika z Lyonu”).