Syn Marie Charles’a Paula Barthélemy’ego i Marie Mélanie Bonnaire, ojciec był kapitanem 68 pułku piechoty stacjonującego w Langres. W wieku dziewiętnastu lat obrał karierę wojskową, wstępując do Akademii Wojskowej Saint Cyr, którą ukończył jako podporucznik 1 października 1888. Po służbie w 69 pułku piechoty i 29 pułku piechoty, w 1895 został instruktorem w Akademii Saint Cyr. Awansowany do stopnia kapitana, w 1900 ukończył Ecole Supérieure de Guerre.
W 1913 w stopniu podpułkownika objął dowodzenie 118 pułku piechoty. Po wybuchu I wojny światowej w 1915 objął dowodzenie 308 brygady piechoty. W 1916 awansowany do stopnia generała brygady, dowodził 27 Dywizją Piechoty na froncie włoskim. Po powrocie do Francji w 1918 dowodził rezerwową grupą armijną.
Po zakończeniu wojny w dyspozycji marszałka Ferdinanda Focha. Członek Międzyalianckiej Komisji Kontroli, przewodniczący podkomisji sił zbrojnych MKK. W styczniu 1919 przewodniczący misji wojskowej skierowanej przez gen. Louisa Franchet d’Espérey do Polski dla zbadania możliwości zawarcia rozejmu w wojnie polsko-ukraińskiej. 28 stycznia 1918 zaproponował we Lwowie propozycję kompromisowej polsko-ukraińskiej linii demarkacyjnej, zwaną od jego nazwiska linią Barthélemy’ego, pozostawiającej Lwów i Borysławsko-Drohobyckie Zagłębie Naftowe po stronie polskiej. Propozycja została odrzucona przez delegację Zachodnioukraińskiej Republiki Ludowej. Barthélemy uczestniczył jeszcze w lutym 1919 we Lwowie w próbie mediacji w konflikcie jako przewodniczący podkomisji[a]Komisji Międzysojuszniczej dla Polski tzw. Komisji Noulensa). Misja mediacyjna zakończyła się 28 lutego 1919 niepowodzeniem wobec ostatecznej odmowy akceptacji warunków rozjemczych (na bazie linii Barthélemy’ego) przez stronę ukraińską.
W 1923 awansowany do stopnia generała dywizji. Dowodził 37 Dywizją Piechoty, następnie (od 1926) XXX Korpusem Armii Renu. Przeniesiony do rezerwy w 1929.
_02.1919.jpg)