In 1965, terwijl de heer Barrett schilderkunst en beeldende kunst studeerde aan de Camberwell kunstacademie in Zuid-Londen, studeerden de heer Waters, de drummer Nick Mason en de toetsenist Rick Wright architectuur aan de Regent Street Polytechnic. Zij recruteerden Mr. Barrett om bij hun blues band te komen. De heer Barrett combineerde de voornamen van twee bluesmannen, Pink Anderson en Floyd Council, om de groep Pink Floyd te noemen.
Blues-rock nam al snel af in de muziek van Pink Floyd en maakte plaats voor songs die voortbouwden op de popinnovaties van de Beatles en de verruimde belevingswereld van de jaren zestig. De muziek volgde de teksten van Mr. Barrett door middel van maatwisselingen, onwaarschijnlijke intermezzo’s en de buitenaardse geluidseffecten die de band op het podium genereerde in Londense clubs zoals UFO, een bastion van psychedelia. Barrett gebruikte een echo machine en gleed met een Zippo aansteker langs zijn gitaarsnaren om een van Pink Floyd’s sonische signaturen te creëren.
In het begin van 1967, tekende Pink Floyd bij EMI Records. De eerste twee singles “Arnold Layne,” een liefkozend liedje over een travestiet, en “See Emily Play” bereikten de Britse Top 20. Pink Floyd maakte zijn debuutalbum in de Abbey Road Studios, terwijl de Beatles werkten aan “Sgt. Pepper’s Lonely Hearts Club Band” ernaast. “The Piper at the Gates of Dawn” was een definitief psychedelisch album. De liedjes mengden kinderlijke verwondering met voorbode van rampspoed, en de muziek nam uitbundige wendingen voordat het terugkeerde naar pop refreinen.
Op het podium was de muziek vrijer van vorm en anarchistischer. Bandleden hebben gezegd dat de heer Barrett onstabiel was zelfs voordat hij begon met uitgebreid drugsgebruik, en hij ontwikkelde een reputatie voor vreemd gedrag. Tijdens een show probeerde hij zijn haar in te smeren met een combinatie van Brylcreem en gemalen Mandrax kalmeringspillen, die door het licht van het podium smolten en langs zijn gezicht begonnen te sijpelen terwijl hij speelde. Toen hij op de Fillmore West speelde tijdens Pink Floyd’s Amerikaanse tournee in 1967, stond Barrett in de ruimte te staren en de snaren op zijn gitaar te ontstemmen. De band onderbrak zijn Amerikaanse tournee.
Tijdens 1967 nam Mr. Barrett elke dag LSD, en dat maakte hem vaak onbekwaam om op te treden. Mr. Gilmour kwam eind 1967 bij Pink Floyd, en tegen de lente van 1968 was Mr. Barrett uit de band. Hij schreef het nummer dat “A Saucerful of Secrets” afsluit, Pink Floyd’s tweede album: “Jugband Blues,” dat een Leger des Heils band bevat die op een gedeelte speelt. “Het is erg attent van je om hier aan me te denken,” zong hij, “en ik ben je zeer dankbaar dat je het duidelijk maakt/dat ik er niet ben.”