2009 року потрапив до складу «Барселони Б». 14 лютого2010 року, через місяць після свого 19-річчя, Бартра дебютував в основній команді «Барселони», вийшовши на заміну Хефрену Суарес на останні 30 хвилин виїзного матчу проти «Атлетіко Мадрид», який закінчився поразкою каталонців з рахунком 1:2.
21 травня2011 в останньому турі іспанського чемпіонату проти «Малаги» Бартра забив свій перший м'яч за «Барселону», а каталонська команда здобула перемогу з рахунком 3:1. 24 вересня2013 року Бартра забив свій другий гол за «Блауграна» у грі проти «Реал Сосьєдада» на Камп Ноу, замінивши травмованого Маскерано в першому таймі і забивши з близької відстані після передачі Ліонеля Мессі.
Відіграв за каталонський клуб 59 матчів у національному чемпіонаті.
3 червня 2016 року перейшов за 8 мільйонів євро до дортмундської «Боруссії», з якою уклав чотирирічний контракт.
Протягом 2011–2013 років залучався до складу молодіжної збірної Іспанії, з якою вигравав молодіжний чемпіонат Європи 2011 та 2013 років. Всього на молодіжному рівні зіграв у 23 офіційних матчах, забив 2 голи.