ペンシルベニア州ダービーでクエーカー教徒の家庭に生まれ、バートラムは幼い頃から自然史に興味を示した。 アメリカで最初の植物学者と考えられていたが、1728年に自分自身を農民と呼んだが、スクイルキル川にある102エーカーの農場を購入し、国内で最も古い植物園として五エーカーの敷地を捧げた。 4年後、バートラムはロンドンの商人でアマチュア植物学者のピーター・コリンソンと連絡を取り始めた。 バートラムはコリンソンと種と植物の大西洋横断貿易を始め、彼の植物園を商業的な保育園に変え、1783年に米国で最初の保育園カタログを出版した。 コリンソンとの関係は、庭師の辞書の著者であるフィリップ-ミラーやカール-リンネウスなど、ヨーロッパの主要な知識人やパトロンに彼を暴露した。
バートラムはフィラデルフィア協会の指導者として、1743年にベンジャミン・フランクリンと共にアメリカ哲学協会を設立するのに尽力した。 彼の国際貿易と通信は、彼が1765年に王ジョージ3世に王立植物学者に指名されることにつながった。 バートラムは新しい任務で得た資金を使って、カロライナとジョージアを通ってフロリダ州セントオーガスティンまでの最長の遠征を行った。 彼の保育事業は拡大し、繁栄し、三世代にわたって彼を存続させた。 1734年から1777年の彼の死の間に、バートラムは150種以上の北アメリカの植物種をヨーロッパに導入したと考えられている。
