Gerakan perlawanan Italia mendapatkan kekuatan setelah invasi Sekutu dan Bartali memutuskan untuk membantu dengan menyembunyikan dan menyelundupkan orang Yahudi.
Segmen kehidupan Bartali ini sebagian besar tidak diketahui sampai ditemukan pada 2010, sepuluh tahun setelah pengendara sepeda itu meninggal.
Menurut salah satu orang Yahudi yang selamat, Bartoli menyembunyikan dia dan keluarganya di ruang bawah tanahnya, dan karena itu menyelamatkan hidup mereka.
Menggunakan pelatihan sebagai alasan, Bartoli membawa pesan untuk perlawanan.
Karena popularitasnya, ia aman dari penyalahgunaan polisi yang merupakan ancaman selama pemerintahan fasis.
Bartoli mengayuh sepedanya di seluruh Italia utara dan menyampaikan informasi penting, perintah atau peringatan kepada anggota perlawanan, berkontribusi pada kekalahan rezim Mussolini.
Mengenakan kaus terkenal dengan namanya di atasnya, dia bersepeda tanpa lelah dari Florence melalui Tuscany, Umbria, dan Marche, kadang-kadang mencapai sejauh Roma.
Dia tidak pernah dihentikan oleh polisi atau Jerman, yang tidak ingin memprovokasi ketidakpuasan dengan berpotensi melecehkan legenda olahraga.
Ini memberinya kesempatan untuk menggunakan kebebasannya untuk melemahkan rezim anti-Semit.