Jogador das categorias de base do Barcelona desde os 12 anos, Bartra foi contratado pelo Borussia em junho de 2016. O clube alemão pegou a multa rescisória de cerca de oito milhões de euros (R$ 32 milhões) do então reserva dos catalães pelo contrato de cinco anos. Titular, ele chegou com a missão de substituir Mats Hummels - zagueiro da Seleção Alemã e do Bayern de Munique - e já atuou em 21 partidas. Marcou um gol.
Bartra fez sua estreia como profissional em fevereiro de 2010, quando o Barcelona foi derrotado por 2 x 1 pelo Atlético de Madri. Com a camisa azul e grená, disputou 104 jogos - nos quais foi titular em 67 - e fez sete gols. No período, conquistou cinco títulos do Campeonato Espanhol, duas Ligas dos Campeões, duas Copas do Rei, duas Supercopas da Europa, duas Supercopas da Espanha e um Mundial de Clubes. Pela Seleção, ele jogou 12 vezes.