Orientalista, poliglotta, erudito, scrisse il famoso Voyage du jeune Anacharsis en Grèce..., tradotto in varie parti d'Europa e manifesto del nuovo gusto neoellenistico. Grazie alla conoscenza dell'arabo e ai suoi lavori sulla lingua fenicia - di cui fui il primo a tradurre un'iscrizione - divenne 'Garde du Gabinet des médailles de la Bibliothèque du Roi'. Nel 1755 i suoi studi classici lo portarono, su invito dell'ambasciatore di Francia, a intraprendere un viaggio in Italia alla scoperta dei tesori dell'archeologia delle grandi collezioni italiane.

Nel Voyage en Italie de M. l'Abbé... (Paris, Buisson, 1801), volume composto da 49 lettere scritte da Barthélemy al conte di Caylus, troviamo interessanti notizie sul viaggio dell'erudito. L'opera si rivela particolarmente interessante per l'attenzione posta al mondo classico e per il rapporto tra Barthélemy e lo studioso francese Caylus. Nel volume Mémoires sur la vie et quelques-uns des ouvrages de J.-J. Barthélemy..., l'autore sposta la sua attenzione dall'antichità al Cinquecento italiano, culla del Rinascimento. La fama d'erudito lo portò a diventare membro dell'Accademia francese, ma la sua prodigiosa carriera fu interrotta bruscamente con l'avvento della rivoluzione.