Ralf Bartels se révèle durant la saison 2002 en montant sur la troisième marche du podium des Championnats d'Europe de Munich grâce à un jet à 20,58 m, avant de se classer troisième de la Coupe du monde des nations de Madrid, compétition dans laquelle l'équipe d'Allemagne prend la sixième place. L'année suivante, il termine cinquième des Championnats du monde en plein air de Paris avec la marque de 20,50 m. Deux ans plus tard, à l'occasion des Mondiaux d'Helsinki, il remporte la médaille de bronze du lancer du poids avec 20,99 m, se classant derrière l'Américain Adam Nelson et le Néerlandais Rutger Smith.