Bartram se narodil v Darby v Pensylvánii do rodiny Quakerů a projevoval zájem o přírodní historii od útlého věku. Považován za prvního amerického botanika, i když si říkal farmář, v roce 1728 koupil farmu o rozloze 102 akrů na řece Schuylkill a věnoval pětihektarový pozemek jako botanickou zahradu, nejstarší v národě. O čtyři roky později začal Bartram korespondenci s Peterem Collinsonem, londýnským obchodníkem a amatérským botanikem. Bartram začal s Collinsonem transatlantický obchod se semeny a rostlinami, přeměnil svou botanickou zahradu na komerční školku a vydal první katalog školky v USA v roce 1783. Jeho vztah s Collinsonem ho vystavil předním intelektuálům a patronům v Evropě, včetně Phillipa Millera, autora zahradnického slovníku, a Carl Linnaeus, mezi ostatními.
jako vedoucí postava ve filadelfské společnosti byl Bartram nápomocen při založení Americké filozofické společnosti s Benjaminem Franklinem v roce 1743. Jeho mezinárodní obchod a korespondence vedly k tomu, že byl v roce 1765 jmenován královským botanikem králi Jiřímu III. S penězi, které vydělal ve své nové roli, Bartram provedl svou nejdelší výpravu, přes Karolíny a Gruzii až do St. Augustine, Florida. Jeho mateřská firma se rozšířila a prosperovala, přežil ho o tři generace. Mezi lety 1734 a jeho smrtí v roce 1777 se předpokládá, že Bartram zavedl do Evropy přes 150 severoamerických rostlinných druhů.
