-Jag önskar att det här ögonblicket kunde vara för evigt, sa en rörd Barrichello, som i och med segern knappar in på stallkamraten Jenson Button i VM-sammandraget.
Britten Button slutade sjua i Valencia och har 72 poäng, 18 mer än Barrichello, efter elva deltävlingar.
McLarens Lewis Hamilton startade i pole position och körde stabilt, men ett misstag av teamet blev ödesdigert. Vid andra depåstoppet var bytesdäcken inte ordentligt förberedda och britten fick se sig slagen av Barrichello med drygt två sekunder.
Finländaren Kimi Räikkönen, i sin Ferrari, slutade trea.