Citata dal 1197, l'antica chiesa di San Bartolomeo possedeva una navata unica, con facciata in luogo dell'odierno fianco porticato. Fu riedificata dal 1589 al '92 ruotandone l'asse di 90°; ebbe ampliamenti nel 1631 e nel 1826. La data 1220 nel portale si riferisce probabilmente alla consacrazione del tempio tardoromanico, di cui restano l'abside e l'arco sulla porta laterale destra.

La chiesa, nominata dal 1197, possiede affascinanti tracce della remota storia di Fiumalbo, "città d'arte" dalla fisionomia urbana medievale, citata nel 1038 come possesso del marchese Bonifacio III di Toscana, padre di Matilde di Canossa. Nucleo primario dell'attuale edificio è un tempio tardoromanico consacrato nel 1220, data scolpita nell'architrave dell'odierno portale, che mutò orientamento e venne ampliato dal 1589 al '92, con aggiunte nei secoli successivi. Della chiesa duecentesca rimangono l'abside, un arco in conci sulla porta laterale destra e alcuni rilievi lapidei, che riprendono in uno stile rustico, ma di vivace espressività, i modi del grande Wiligelmo e dei suoi seguaci, attivi nel Duomo di Modena dal 1099. Così i frammenti reimpiegati nel pulpito cinquecentesco, con Adamo, l'Albero del Bene e del Male e una figura dell'Arca di Noè, che richiamano le lastre modenesi della Genesi; mentre sembrano ispirarsi al ciclo di Artù nella Porta della Pescheria i rilievi che componevano l'antico portale.

Nel ricchissimo arredo chiesastico, emergono il soffitto ligneo d'inizio '700, con stemma della Comunità fiumalbina, la pala con la Madonna col Bambino, San Giovannino e santi di Camillo Gavasseti, pittore modenese del primo '600 e il Martirio di San Bartolomeo dipinto nel 1837 dal celebre caposcuola Adeodato Malatesta.

Di grande interesse due rilievi tardo romanici che, in queste terre matildiche, hanno alimentato ipotesi che sfumano nelle leggende: nel frammento di stipite ora nella controfacciata, la dama a cavallo accanto a un guerriero è identificata dalla tradizione in Matilde di Canossa con il conte toscano Guido Guerra, da lei adottato; nel retro dell'altar maggiore, la cosiddetta "Battaglia di Fiumalbo" scolpita nella lastra che un tempo era l'architrave del portale duecentesco, illustrerebbe la battaglia di Sorbara, combattuta alla presenza della Contessa Matilde, che sarebbe ritratta nella figura femminile sulla destra.