Ifølge en studie som ble publisert i 2003, fungerte Bartali som kurer for den italienske motstandsbevegelsen under andre verdenskrig. Under sin treningsrunde syklet han fra nonnekloster til nonnekloster og hadde med seg papirer og fotografier som ble brukt til å lage falske identitetspapirer som reddet livet på 800 jøder. En gang ble han kalt inn til en villa i Firenze som ble brukt som tortursenter og ble advart av Mussolinis svartskjorter mot å besøke visse klostre. Bartali gjemte da unna sin familie før han fortsatte sin rolle som hemmelig brevbud.