Bartoletta vandt en guldmedalje ved OL i 2012 i London i kvindernes 4x100-stafet. Hun løb i første runde af finalen, hvor det amerikanske hold satte verdensrekord. Hun deltog også i
individuelle 100 meter begivenhed. Hun nåede finalen, hvor hun sluttede som fjerde med en personlig bedste tid på 10.85.