Seinen ersten Medaillenerfolg feierte Bartenjew bei den Leichtathletik-Europameisterschaften 1954 in Bern, wo er als Schlussläufer in der sowjetischen 4-mal-100-Meter-Staffel den dritten Platz hinter den Mannschaften aus Ungarn und dem Vereinigten Königreich belegte. Bei den Olympischen Spielen 1956 in Melbourne wurde er als Startläufer in der Staffel eingesetzt und gewann die Silbermedaille hinter den US-amerikanischen Läufern. Außerdem trat er im 100-Meter-Lauf und im 200-Meter-Lauf an, schied jedoch jeweils in der Viertelfinalrunde aus.