ב-1978 מונה לשופט בבית המשפט העליון. ב-1993 מונה למשנה לנשיא בית המשפט העליון מאיר שמגר.
באוגוסט 1995, לאחר פרישתו של שמגר, מונה ברק לנשיא בית המשפט העליון.
כהונתו של ברק התאפיינה בחיזוק מעמדו של בית המשפט בחברה הישראלית, ומעבר של סוגיות ציבוריות רבות לדיון שיפוטי, כגיוס בני הישיבות, פתיחת כביש בר-אילן בירושלים בשבת, גיוס נשים לתפקיד טייסות בצה"ל ועוד. ברק נקט בגישה רחבה, הרואה בבית המשפט כמוסמך לדון בכל סוגיה, גם אם היא בעלת אופי פוליטי מובהק גישה שבאה לידי ביטוי במושג שטבע, שהפך למטבע לשון, "הכל שפיט". על כך זכה בביקורת ציבורית רחבה.
כמו כן ידוע כמי שטבע את המושג "המהפיכה החוקתית" כשהתיחס לחוקי היסוד שנחקקו ב-1992 כחלק מחוקת המדינה. גם על כך זכה בביקורת נוקבת.