urodzony w Darby w Pensylwanii w rodzinie kwakrów, Bartram od najmłodszych lat interesował się historią naturalną. Uważany za pierwszego botanika w Ameryce, chociaż nazywał siebie rolnikiem, w 1728 roku kupił 102-akrową farmę nad rzeką Schuylkill i poświęcił 5-akrową działkę jako Ogród Botaniczny, najstarszy w kraju. Cztery lata później Bartram rozpoczął korespondencję z Peterem Collinsonem, londyńskim kupcem i botanikiem-amatorem. Bartram rozpoczął transatlantycki handel nasionami i roślinami z Collinsonem, przekształcając swój ogród botaniczny w komercyjne szkółki i publikując pierwszy katalog szkółek w USA w 1783 roku. Jego relacje z Collinsonem ujawniły go czołowym intelektualistom i mecenasom w Europie, w tym Phillipowi Millerowi, autorowi „Gardener’ s Dictionary”, oraz m.in. Carlowi Linneuszowi.
jako wiodąca postać w Philadelphia society, Bartram odegrał kluczową rolę w założeniu American Philosophical Society wraz z Benjaminem Franklinem w 1743 roku. Jego międzynarodowy handel i korespondencja doprowadziły do tego, że w 1765 roku został mianowany Królewskim botanikiem przez króla Jerzego III. Za pieniądze zarobione w nowej roli Bartram odbył najdłuższą wyprawę, przez Karoliny i Georgię aż do St. Augustine na Florydzie. Jego działalność szkółkarska rozwijała się i rozwijała, przeżywając go przez trzy pokolenia. Między 1734 a śmiercią w 1777 Bartram prawdopodobnie wprowadził do Europy ponad 150 północnoamerykańskich gatunków roślin.