Liste non exhaustives de personnalités ayant été élèves du Lycée Louis Barthou :
- Isidore Ducasse dit Comte de Lautréamont (1846-1870), poète .
- Louis Barthou (1862-1934), avocat et homme politique.
- Alexis Leger dit Saint-John Perse (1887-1975), poète, diplomate, Prix Nobel de littérature 1960.
- Joseph Peyré (1892-1968), écrivain.
- Denis Lalanne (1926-), journaliste sportif.
- Pierre Bourdieu (1930-2002), sociologue.
- Louis Favoreu (1936-2004), juriste et universitaire.
- Henri Emmanuelli (1945-), homme politique.
- Robert Paparemborde (1948-2001), international de rugby.
- Daniel Balavoine (1952-1986), artiste.
- Léopold Eyharts (1957-), spationaute.
- Nathalie Cardone (1967-), artiste.
- Édouard Cissé (1978-), footballeur.
- Tony Estanguet (1978-), kayakiste, triple médaillé olympique.