Er studierte in Breslau, Berlin (als Schüler Wilhelm Grimms) und Halle. Ab 1858 war er Professor für germanische und romanische Philologie an der Rostocker Universität, dort gründete er das erste germanistische Institut an einer deutschen Universität. Ab 1871 arbeitete er an der Universität Heidelberg. Bartsch gab zahlreiche mittelalterliche Texte (unter anderem Gudrun, Parzival) sowie die "Sagen, Märchen und Gebräuche aus Mecklenburg" in zwei Bänden (1879/80) heraus. Außerdem übersetzte er das Nibelungenlied.