Bartholomäi bestritt eine Offizierslaufbahn im russischen Heer. Er war Leutnant im 3. Jäger-Regiment bevor er 1807 mit dem Leibregiment und als Brigadeadjutant von Barclay de Tolly den Feldzug in Preußen mitmachte, wo er am 22. August den Orden Pour le Mérite erhielt. In den Jahren 1808 und 1809 nahm er am Krieg in Finnland teil und avancierte zum Stabskapitän der Gardejäger. Im Jahre 1812 stieg er zum Oberst auf und wurde im Herbst 1813 Flügeladjutant des Kaisers bei gleichzeitiger Beförderung zum Generalmajor. Im Zuge der Befreiungskriege war er auch kurzzeitig Stadtkommandent von Frankfurt am Main. Nach 1814 wurde er Brigadekommandeur und 1826 schließlich Generalleutnant und Kommandeur der 9. Infanterie-Division in Polen.