Frank Bartleman est né le 14 décembre 1871, dans une ferme près de Carversville, en Pennsylvanie. Fils d’un immigrant catholique allemand et d’une mère quaker d’origine anglaise et galloise, il grandit malade et pauvre, travaillant dans la ferme de ses parents dès son plus jeune âge. À dix-sept ans, il s’installa à Philadelphie à la recherche d’un autre chemin.
Il se convertit le 15 octobre 1893, à la Grace Baptist Church de Philadelphie. Son pasteur, Russell Conwell, fondateur de la Temple University, lui offrit une bourse pour étudier à l’université, mais Bartleman refusa, disant qu’il avait choisi les rues et les taudis comme chaire.
En février 1897, il entra dans l’Armée du Salut, mais quitta l’organisation quelques mois plus tard, n’y voyant pas de fruit dans son travail. Les années suivantes, il passa par des missions urbaines et des Églises holiness sans jamais s’établir longtemps au même endroit; cette instabilité marquerait les trente-neuf années suivantes de ministère itinérant, jusqu’à sa mort en 1936. La vie errante avait un prix: lors d’un second voyage de prédication dans le Sud des États-Unis, en 1899, il devint si découragé qu’il pensa même à s’ôter la vie.
En 1900, il épousa Anna Ladd, avec qui il eut quatre enfants; la première, Esther, mourut alors qu’elle était encore nouveau-née. La famille vécut des années de pauvreté sévère en Californie, un coût humain rarement rappelé à côté de la renommée du réveil.
En 1906, Bartleman se mit à fréquenter les réunions de prière dirigées par William J. Seymour, prélude au réveil de la rue Azusa. Il tint un journal détaillé et envoya des lettres régulières à des périodiques holiness répandus aux États-Unis et en Europe, devenant le chroniqueur le plus lu des événements.
Ses récits rapportèrent quelque chose de rare pour l’époque: des Blancs et des Noirs priant ensemble sans distinction, dans un temple modeste de la ville. Bartleman écrivit qu’ici la ligne de couleur avait été lavée dans le sang, un témoignage d’unité raciale que l’historiographie pentecôtiste conserve encore aujourd’hui.
Sa franchise avait aussi un coût: il publia avec force détails les disputes doctrinales entre les dirigeants du réveil, comme le désaccord entre Seymour et William Durham au sujet de la doctrine dite de l’œuvre achevée, ce que certains contemporains considérèrent comme une indiscrétion de journaliste. Sa plume n’épargnait ni les gloires ni les désaccords, laissant un témoignage plus brut que poli.
Les années suivantes, il voyagea comme missionnaire soutenu uniquement par la foi: entre 1910 et 1911, il fit le tour du monde, y compris un passage en Asie, laissant sa famille à Los Angeles; entre 1912 et 1914, il fit une seconde tournée, cette fois en Europe, accompagné cette fois de sa famille, dans les années qui précédèrent la Première Guerre mondiale. Dans les dernières années de sa vie, il exprima sa déception face à l’évolution du mouvement pentecôtiste organisé, déplorant que les vérités qui avaient donné naissance au réveil en soient venues à être considérées comme trop radicales, même au sein des Églises pentecôtistes elles-mêmes.
Il écrivit les livres qui allaient asseoir son œuvre, parmi lesquels How Pentecost Came to Los Angeles, en 1925. Il mourut le 23 août 1936, à Los Angeles, à l’âge de 64 ans, et fut enterré au Valhalla Memorial Park, à Burbank, en Californie.