Федор Федорович родился в 1800 году. Происходил из итальяно-немецкого рода.
Числился на службе с 1809 г. С 1 января 1826 г. — полковник. В этом же году входил в состав чрезвычайного посольства в Персию для выяснения спорных пунктов относительно границ, установленных Гюлистанским трактатом (1813 г.). Ему было поручено негласно собирать сведения о деятельности А. П. Ермолова и А. С. Грибоедова. Участвовал в русско-турецкой войне 1828-1829 годов.
Принимал участие в усмирении Польского восстания 1831 года, после чего произведен в генерал-майоры.
Упомянут А. С. Пушкиным в коллективном (с П. А. Вяземским) стихотворении «Надо помянуть, непременно помянуть надо» (март 1833 г.). Гипотетически Бартоломей мог быть знаком с Пушкиным, который бывал в доме у его тестя М. А. Балугьянского.
9 декабря 1839 г. был назначен Псковским губернатором.
Создал Губернское попечительство о детских приютах и 11 июля 1844 г., открыл приют Святой Ольги, попечительницей которого стала его жена Елена Михайловна (урожденная Балугьянская, родственница псковским баронам Медем). В январе 1841 г. возобновил работу Губернского статистического комитета, бездействовавшего четыре года.
При нем в «Псковских губернских ведомостях» публиковалось много статей по псковской истории, которой он интересовался. За это Королевское Копенгагенское ученое общество северных антикварий 16 апреля 1843 г. избрало его членом русского отделения.
В декабре 1840 г. вдова А. С. Пушкина Наталья Николаевна в письме на имя псковского губернатора Ф. Ф. Бартоломея просила его содействия при установке памятника поэту. Она сообщала, что в 1841 г. намерена посетить псковское имение покойного мужа и рада будет встретиться с его превосходительством.
В ответном письме губернатор любезно заверил, что почитает за честь выполнение просьбы. Он также советовал отложить установку памятника до весны и пообещал свое всяческое содействие. Псковскому архитектору Ябсу, ремонтировавшему в то время святогорские древности, было дано соответствующее поручение.
Наталья Николаевна приехала с детьми в Михайловское 19 мая 1841 г. Узнав об этом, губернатор немедленно нанес ей визит. Он привез ей в подарок литографии И. С. Иванова и стихи собственного сочинения «На могилу Пушкина» (в 1837 г. он посвятил Пушкину стихотворение «Друзьям-товарищам Пушкина»), предварительно отлитографированные и напечатанные в Псковской губернской типографии:
В тени дерев, в Святых Горах,
Близ храма скромная могила
Любимого поэта прах
Покоем вечным осенила.
И крест без надписи стоит,
Зарос травой в забвеньи диком.
Но сердцу что-то говорит
Здесь о родном и о великом…
И скоро гордый мавзолей,
Украсив холм уединенный,
Укажет, где в тени ветвей
Лежит поэт наш вдохновленный.
Пройдут века! В Святых Горах
Истлеет мрамор белоснежный,
И, Пушкин! твой исчезнет прах,
Как признак жизни безнадежной…
Но не страшится, не умрет
В твоих твореньях дивный гений,
Он быстрый свой свершит полет
До самых праздных поколений…
Среди его трудов — «Посольство кн. Меньшикова в Персию в 1826 году» и «Походный журнал 1831 года».
В 1845 году штаб-офицер корпуса жандармов по Псковской губернии майор Деспот-Зенович в своем донесении сообщал, что губернатор Бартоломей требовал от одного из своих полицмейстеров, подполковника Карпаковского, чтобы «он платил ему ежегодно пять тысяч рублей ассигнациями». В 1846 году Комитет министров вынес решение об увольнении Бартоломея не только с поста Псковского губернатора, но и вообще об исключении со службы за целый ряд злоупотреблений и проступков. Бартоломей был уволен со службы, как сказано в военном приказе, по болезни, без всякого позора.
Через год Бартоломея назначили комендантом на Аландские острова.
В 1849 году его перевели комендантом в Брест-Литовск.
Умер в 1862 году.
