Родился в Кольмаре, Эльзас, 2 августа 1834 г. После смерти отца семья переехала в Париж, но стабильное финансовое положение матери позволило сохранить дом в Кольмаре, в котором с 1922 г. располагается музей Бартольди.
В Париже Бартольди изучал архитектуру (в Национальной школе изящных искусств), а также брал уроки живописи.Совершив долгое путешествие по Египту, Бартольди начинает карьеру архитектора в Кольмаре. Его первое произведение — памятник генералу Раппу, воздвигнутый в 1856 г.Во время Франко-прусской войны Бартольди служит адъютантом у Гарибальди.
В 1871 г., по просьбе Эдуара де Лабуле, он впервые посещает США, чтобы лично выбрать место установки памятника, подаренного этой стране Франко-американским союзом (фр. Union Franco-Americaine). Статуя на проекте напоминает ту, которую Бартольди в 1860-е гг. предлагал установить на входе в Суэцкий канал, но встретил отказ Исмаил-Паши.
В эти годы Бартольди становится самым известным скульптором в Европе и Америке.
В 1875 г. он вступает в масонство в «Эльзасско-Лотарингскую» ложу.
В эти же годы ведутся работы над изготовлением статуи Свободы в парижских мастерских на улице Вавен. По слухам, лицо статуи принадлежит матери Бартольди, а тело любовнице. По другой версии, у Бартольди даже была французская натурщица: красивая, недавно овдовевшая Изабелла Бойер, жена Исаака Зингера,создателя и предпринимателя в области швейных машин. «Она освободиласьот неловкого присутствия её мужа, который оставил её лишь с самымипредпочтительными в обществе атрибутами: состоянием… и детьми.
С самогоначала своей карьеры в Париже она была общеизвестной личностью. Будучикрасивой французской вдовой американского предпринимателя, она оказаласьподходящей моделью для статуи Свободы Бартольди» . 28 октября 1886 г. происходит торжественное открытие памятника в Нью-Йорке.
Это последний визит Бартольди в США.
В 1882 г. он получает Орден Почетного легиона. 4 октября 1904 г. Бартольди умер от туберкулеза.
Он похоронен на кладбище Монпарнас.