Den 56-årige ex-Derbyshire skepparen lämnar sin post som klubbpresident för att ta det nyskapade jobbet.
Graeme Welch lämnade som elit performance director i juni, efter att ha utsetts efter en ledningsreform 2014.
"Vi har inte uppnått tillräcklig framgång under de senaste åren. Vi är fast beslutna att ändra på detta, säger Barnett.
"Med en stark kapten och spelare tekniskt ljud och taktiskt ledtråd upp, kommer vi att vara i en bra position för nästa säsong."
Derbyshire slutade botten av Division 2, efter att ha misslyckats med att vinna en County Championship match 2016.
En översyn av "Cricket way to the first XI" genomfördes, med en ny coaching struktur inrättas tillsammans med en "riktad" rekryteringskampanj för erfarna seniora spelare, som kommer att finansieras genom besparingar som görs genom att förnya coaching laget.
Barnett kommer att leda en mindre backroom personal "streamlined" och med hjälp av spelare-coaches, som kommer att arbeta "occasionally" med specialiserade "världsklass" tränare och cricketers.
Den nya strukturen ser inlägget av första XI support coach och Twenty20 specialist coach skapas - ingen av dem har fyllts ännu.
" Elite Performance modellen tyvärr inte har producerat de resultat som vi har hoppats på," Derbyshire ordförande Chris Grant berättade klubbens webbplats.
"Vi har spenderat över 20% av vår totala cricket budget på coaching och denna nya modell kommer att uppnå en bättre balans mellan vår coaching och spelbudget."
Tidigare England fladderman Kim Barnett har utsetts Derbyshire chef för cricket i den senaste coaching omstrukturering på Division Two klubben.