La badia San Bartolomeo, menzionata per la prima volta in un documento del 914 con la dedicazione al Salvatore, presenta tre distinte e importanti fasi costruttive, a cui se ne deve aggiungere una emersa soltanto dagli scavi archeologici e riferibile ad un edificio di culto databile tra V e VI secolo situato in corrispondenza dell’attuale zona absidale. La prima di esse è particolarmente significativa per la sua antichità: infatti le parti basamentali delle murature della zona absidale e del transetto sinistro - con ampie parti in opus spicatum - sono da riferire all’epoca altomedievale, tra il VII e l’VIII secolo. Di questa importante fase, che rende l’edificio una testimonianza importantissima nel panorama dell’architettura altomedievale lucchese, restano anche alcuni frammenti scultorei conservati all’interno della chiesa: i più importanti di essi sono tre pilastrini che fino a poco tempo fa erano murati assieme a costituire la base per un moderno tabernacolo e che sono stati di recente smontati per essere restaurati ed esposti nell’esposizione Lucca e l’Europa. Un’idea di Medioevo. V-XI secolo tenutasi a Lucca nel 2010. Altri frammenti di minor valore ma che richiederebbeo comunque uno studio specifico sono conservati in un locale posto al di sotto dell’area presbiteriale, assieme a frammenti di intonaco con tracce di pittura.
La seconda fase dell’edificio è quella in cui esso ha sostanzialmente assunto la veste attuale e risale all’XI secolo inoltrato: strutture di quest’epoca sono anche quelle nella parte superiore della zona absidale e del transetto sinistro, oltre alle murature perimetrali dell’edificio con l’eccezione della facciata. Nell’abside tale intervento è megli conservato e mostra una muratura condotta a filari regolari di conci squadrati con una decorazione ad archeggiature doppie su lesene pensili. La datazione all’XI secolo è motivata, oltre che dalle soluzioni costruttive e decorative descritte, anche dalla presenza di alcuni bacini ceramici murati nella struttura, fra i quali si segnala un esemplare egiziano della metà dell’XI secolo; un reimpiego di un frammento di mosaico romano è invece quello utilizzato nell’arco del portale del transetto. Pertiene a questa fase anche la decorazione ad affresco stesa alla base del catino presbiteriale, raffigurante motivi geometrici, tralci vegetali ed un uomo barbuto e vicina a coeve miniature di area lucchese. In quest’epoca – all’inizio del XII secolo – l’abbazia passò sotto la regola camaldolese per volontà del vescovo di Lucca Rangerio. L’ultimo consistente intervento sulla chiesa, attuato nel Settecento, ne comportò l’accorciamento di circa sette metri e la conseguente ricostruzione della facciata, alla quale poi è stato addossato un portico. Anche l’interno venne rifatto in quell’occasione, ma la veste barocca è stata del tutto annullata nel corso di un restauro degli anni Sessanta del Novecento. All’interno è conservata una tavola di Agostino Marti con Madonna in trono tra i santi Bartolomeo e Martino eseguita dal pittore nel 1516 su commissione della famiglia Gigli; nella predella sono raffigurati il Martirio di san Bartolomeo, il Compianto sul Cristo morto e l’Elemosina di san Martino.