Nascido em Colmar a 2 de Agosto de 1834, filho de Jean Charles Bartholdi (1791-1836), conselheiro de prefeitura, e de Augusta Charlotte, nascida Beysser (1801-1891), filha de um prefeito de Ribeauvillé. Dos seus quatro filhos, apenas sobreviveram o maior, Jean-Charles (advogado-editor) e o menor, Auguste.

Após a morte prematura de seu pai, a mãe, de situação financeira abastada, decide ir viver em Paris, conservando a casa familiar da Rue des Marchands, 30, que aloja desde 1922 o Museu Bartholdi (depois de ter sido legado à cidade em 1907). Depois de seus estudos no liceu Louis-le-Grand em Paris, Auguste Bartholdi obtém seu bacharelato em 1852.

Em seguida, estudou arquitetura na Escola Nacional Superior de Belas Artes, assim como a pintura sob a direção de Ary Scheffer em seu ateliê da rua Chaptal. Depois de uma viagem longa e memorável ao Egito, começou sua atividade de arquiteto em Colmar, com seu primeiro monumento, dedicado ao general Rapp, em 1856. Durante a Guerra Franco-Prussiana de 1870, foi chefe do esquadrão da Guarda Nacional e atuou como assessor do general Giuseppe Garibaldi e contato do Governo, particularmente encarregado de atender as necessidades do exército dos Vosges. Em 1871, a pedido de Eduardo Laboulaye (do qual Bartholdi realizou um busto em 1866) e da União franco-americana, efetua sua primeira viagem aos Estados Unidos, para lograr poder selecionar em pessoa o local onde seria
Pátio da casa do nascimento de Bartholdi, agora Museu Bartholdi, em Colmar, com escultura.

instalada a célebre Estátua da Libertade. O projeto teria uma grande semelhança com outro projeto seu que consistia em uma estátua que se situaria na entrada do canal de Suez, se Ismail Pachá tivesse aceitado em 1869. Maçom desde 1875, aderiu-se à loja Alsacia-Lorena Grande Oriente de França. É a partir desta data quando começa a construção da Estátua da Liberdade em seus ateliês parisianos, na rua Vavin.

Fez sua última viagem aos Estados Unidos pelo motivo da inauguração da estátua, em 28 de Outubro de 1886, em Nova York. Como criador da Estátua da Liberdade, sua carreira tomou desde então uma dimensão internacional e o tornou em um dos mais célebres escultores do século XIX em toda Europa e América do Norte. Bartholdi foi nomeado Comendador da Legião de Honra em 1882. Morreu de tuberculose em 4 de Outubro de 1904 em Paris, e está enterrado no cemitério de Montparnasse.