Скончыўшы сярэднюю школу, паступіў у Львоўскі політэхнічны інстытут на факультэт машынабудавання. У 1907 годзе пасля заканчэння вучобы застаўся ў інстытуце ў якасці асістэнта па начартальнай геаметрыі. Да 1914 годзе ён ужо займаў прафесарскую пасаду.
У час Першай сусветнай вайны быў прызваны ў аўстра-венгерскую армію, у 1918 годзе вярнуўся ў Львоў. У 1919 годзе ў якасці камандуючага чыгуначнымі войскамі ўдзельнічаў у польска-ўкраінскай вайне на баку Польшчы. У тым жа годзе быў прызначаны міністрам чыгунак. У 1922—1930 гг. абіраўся членам польскага сейма.
Казімеж Барталь (справа) Юзаф Пілсудскі і Ігнацы Масціцкі пасля абрання апошняга прэзідэнтам Польшчы ў Каралеўскім палацы ў Варшаве 4 чэрвеня 1926 года
Пасля дзяржаўнага перавароту ў маі 1926 года, здзейсненага Юзафам Пілсудскім, быў прызначаны прэм’ер-міністрам і займаў гэту пасаду тройчы на працягу чатырох гадоў з некаторымі перапынкамі, у час якіх Пілсудскі сам фармальна займаў гэту пасаду. У гэтыя перыяды Барталь быў намеснікам прэм’ер-міністра, міністрам рэлігіі і грамадскай асветы, але фактычна выконваў працу прэм’ера.
Пяты кабінет Казімежа Барталя 29 снежня 1929 годаКазімеж Барталь (1929)
У 1930 г. Барталь сышоў з палітыкі і вярнуўся да акадэмічнай працы — стаў рэктарам Львоўскай палітэхнікі, а неўзабаве яму была прысуджана ганаровая ступень доктара навук і ён быў прыняты ў члены Польскай матэматычнай асацыяцыі. У гэты перыяд ён апублікаваў свае найбольш важныя працы, у тым ліку серыю лекцый пра перспектыву ў еўрапейскім жывапісе.
У 1937 годзе Барталь быў прызначаны сенатарам Польшчы. Пасля ўварвання Германіі ў Польшчу ў верасні 1939 года і наступнага далучэння Заходняй Украіны да СССР Барталь застаўся ў Львове. Яму было дазволена працягваць чытаць лекцыі ў Львоўскім політэхнічным інстытуце. У жніўні 1940 годзе група выкладчыкаў Палітэхнікі была запрошана ў Маскву з мэтай азнаямлення з савецкай сістэмай вышэйшай адукацыі[8]. У тым жа годзе па запрашэнні Акадэміі Навук СССР Казімеж Барталь з’ехаў у Маскву, дзе яму прапанавалі перакласці на рускую мову і выдаць яго падручнік па начартальнай геаметрыі[8].
Віла ў Львове, дзе прафесар Казімеж Барталь пражываў да арышту нацыстамі
Неўзабаве пасля нападу Германіі на СССР войска вермахта 30 чэрвеня 1941 занялі Львоў. Казімеж Барталь быў арыштаваны праз два дні. Першыя часы яго трымалі ў адносна неблагіх умовах — дазвалялася адпраўляць і прымаць пісьмы, а таксама абеды ад жонкі. Аднак прыкладна 21 ліпеня яго перавялі ў турму гестапа на Лонцкага[8], дзе ўмовы былі значна больш суровымі. Нацысты прапанавалі Барталю сфарміраваць і ўзначаліць польскі марыянетачны ўрад. Той адмовіўся і па загадзе Гімлера быў расстраляны 26 ліпеня1941 года неўзабаве пасля масавых пакаранняў смерцю яго калегаў. Месца яго пахавання застаецца невядомым. Страшныя сведчанні сведкаў пра забойства Казімежа Бартала і яго калегаў знаходзяцца ў матэрыялах Нюрнбергскага працэсу.
