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Pergamentresten aus der Altargruft zufolge wurde die Bartholomäuskirche in Großaltdorf 1268 erbaut. Möglicherweise gab es aber bereits seit 1091 eine Vorgängerkirche. Zu Anfang dürfte die Kirche am Sankt-Bartholomäus-Weg das einzige ganz aus Stein errichtete Gebäude im Ort gewesen sein. Bei Gefahr wurde sie deshalb von der Bevölkerung als „Wehrkirche“ genutzt.
Die ursprünglichen romanischen Rundbogenfenster wurden, bis auf zwei, im gotischen Stil umgebaut, die Kirche um einen Chor im gotischen Stil erweitert. Die Holzdecke und das Gestühl der Herren von Limpurg tragen die Jahreszahl 1498. Ihre Empore erhielt die Kirche 1604. Steigende Bevölkerungszahlen machten den Einbau notwendig. Ein Flügelaltar mit Madonnenbild und geschnitzte Bilder aus der Kirche befinden sich im Landesmuseum Württemberg in Stuttgart.