En junio de 1937, al mando de la VI Brigada de Navarra, participó en la ruptura del célebre «Cinturón de Hierro» que llevaría a la conquista de Bilbao. Trasladado al frente del Centro, el 22 de julio fue nombrado comandante de la 11.ª División, tomando parte en los combates de la batalla de Brunete. Con posterioridad su unidad permanecería en el reletivamente tranquilo frente del Centro, sin intervenir en acciones militares de relevancia. A finales de 1938 la división de Bartomeu fue enviada como reserva al área de Logrosán-Villanueva de la Serena, interviniendo activamente durante la batalla de Valsequillo, unas semanas más tarde. Las fuerzas de Bartomeu, que guarnecían las sierras Mesegara y Trapera, hubieron de hacer frente a numerosos ataques republicanos contra sus posiciones.