Bartu Küçükçağlayan 2001'de İstanbul Üniversitesi Devlet Konservatuvarı'nı kazandı ve İstanbul'a yerleşti. 2004 yılından itibaren Kent Oyuncuları topluluğunda oyunlarda rol almaya başladı. Aynı yıl televizyon kariyerine başladı ve  "Haziran Gecesi", "Çapkın" ve "Binbir Gece" dizilerinde rol aldı. 2012 ile 2014 arasında "Yalan Dünya" isimli dizide "Orçun" karakteriyle ismini herkese tanıttı. Tiyatro oyunu Kumarbazın Seçimi’ndeki oyunculuğu ile 4 ödül kazandı ve "Şeylerin Şekli" oyunu ile de bir çok beğeni aldı. Tiyatro Krek'te oyunculuk yaptı. Başarılı oyuncu aynı zamanda 2008 yılında İstanbul'da kurulan ünlü "Büyük Ev Ablukada" isimli bağımsız rock grubunun solistidir. Aynı zamanda oyuncu Öykü Karayel ile 4 yıllık bir ilişki yaşamıştır. 2010 yılında Seren Yüce'nin bol ödüllü, Altın Portakal'a damga vuran filmi "Çoğunluk" isimli filmde başrolde yer aldı. Bu filmdeki performansı ile pek çok ödül kazandı. 2010 senesinde usta yönetmen Yavuz Turgul'un yönetmenliğini yaptığı "Av Mevsimi" filminde rol aldı. 2014'te ise başarılı yönetmen Fatih Akın'ın ''Aşk, Ölüm ve Şeytan'' üçlemesinin 2004 yapımı "Duvara Karşı" ve 2007 yapımı "Yaşamın Kıyısında" filmlerinden sonraki üçüncü ve son filmi olan ve tartışmalara yol açan "Kesik" filminde oynadı.