Lutando sobre o Canal da Mancha, Bartels alcançaria sua primeira vitó ria confirmada em 19.08.1941, quando abateu um caça Spitfire da RAF à qual somou outro abate (um segundo Spitfire) oito dias depois. Entretanto, em 27.01.1942 ele foi transferido para o 11./JG 1 (11º Sta-ffel da Jagdgeschwader 1), unidade que seria redesignada em maio da-quele ano 8./JG 5, ocasião em que foi realocada para o setor extremo norte (ou Polar) da frente russa.

Enfrentando os soviéticos sob terríveis condições climáticas, Bartels rapidamente se revelaria um excepcional piloto de caça, derrubando nada menos que 47 aviões russos ao longo de 100 missões de comba te, incluindo 21 adversários abatidos somente no mês de setembro de 1942. Como resultado pelo seu desempenho notável, Bartels foi agraci ado com o Troféu de Honra da Luftwaffe em 05.10.1942 e com a Cruz Germânica em Ouro em 28.10.1942. Finalmente, em 13 de novembro de 1942, o Feldwebel Heinrich Bartels foi condecorado com a Cruz de Cavaleiro da Cruz de Ferro, quando havia acumulado um total de 46 vitórias aéreas.

Na primavera de 1943, quando tinha 49 abates em seu crédito, Bartels foi transferido para o 11./JG 27, então baseado no teatro de operações do Mediterrâneo, onde demonstraria, mais uma vez suas habilidades de caça-dor.

No mês de outubro de 1943, ele derrubou nada menos que 14 adversários, incluindo três caças bimotores P-38 Lightning no dia 08.10.1943 (suas 54ª a 56ª vitórias), a-lém de outros três outros P-38 abatidos em 25.10.1943. No final daquele ano ele chegaria à marca de 73 inimigos derrubados, entre os quais encontram-se mais quatro P-38 que tombaram em uma missão sobre a Grécia em 15.11.1943 (67ª a 70ª vítimas).

Servindo com o 15./JG 27, e com 98 vitórias confirmadas, Bartels decolou de para uma missão às 11:00 do dia 23 de dezembro de 1944 na região de Köln - Bonn, liderando uma formação de caças Bf109G. Quando esta-va sobre Bonn, a uma altitude de 7.500m, eles repentinamente viram uma série de tanques alijáveis de combustível caindo em frente a seus narizes.

Esses tanques tinham sido descartados por uma formação de caças P-47 Thunderbolt do 56th Fighter Group da USAAF que estavam perseguin-do um caça alemão. No combate que se seguiu, Bartels abateu o caça americano que estava pronto para abater o piloto germânico - foi a sua 99ª e última vitória. Ele nunca retornou daquela missão, sendo considerado desaparecido em ação.

Em 24.01.1968, passados mais de 23 anos e após uma longa busca, o Bf 109G-10 (W.Nr. 130359) "Gelb 13" de Bartels foi localizado nas proxi-midades de Villip, de Bad Godesberg. Quando o avião foi inspecionado, constatou-se que o corpo de Bartels ainda encontrava-se no cockpit da aeronave, junto com o pára-quedas intocado.