Bartosik vant to olympiske bronsemedaljer i synkronsvømming under Sommer-OL 2004 i Athen. Sammen med Anna Kozlova kom hun på tredjeplass i duett bak Anastasija Davydova / Anastasija Jermakova fra Russland og Miya Tachibana / Miho Takeda fra Japan. Hun var også med på det amerikanske laget som ble nummer tre i lagkonkurransen bak Russland og Japan. De andre på laget var Tamara Crow, Rebecca Jasontek, Anna Kozlova, Sara Lowe, Lauren McFall, Stephanie Nesbitt og Kendra Zanotto.