Salito al pontificato con il nome di Benedetto XIII, Orsini fece ricostruire la chiesa nel luogo che la ospita ancora attualmente, su progetto dell'architetto Filippo Raguzzini. La prima pietra fu posta nel 1726 dal cardinale Coscia; la chiesa fu consacrata dal papa l'8 maggio 1729, operando di persona l'ultima traslazione del corpo di San Bartolomeo.

La facciata timpanata è a due ordini, raccordati da ampie volute. Apre il suo portale fra due terne di pilastri inferiori, sormontati da capitelli corinzi, che sostengono un cornicione. L'ordine superiore è ornato da due coppie di pilastri più bassi, separate da una finestra.

La basilica di san Bartolomeo è a una sola navata, e su ciascuno dei due lati si aprono due cappelle. Le membrature architettoniche sono esaltate e sottolineate da un gioco di stucchi, opera dello stesso Raguzzini. L'aula basilicale è coperta da una volta a botte a incannucciata, anch'essa decorata da stucchi.

È notevole la seconda cappella di sinistra, opera del Raguzzini, dedicata a San Michele Arcangelo, con un dipinto di San Michele, opera di ignoto del XVIII secolo, e lo stemma del cardinale Coscia.

Nella prima cappella a sinistra, vi è una tela dedicata alla Madonna del Rosario (XVII secolo). Le due nicchie, ai lati, hanno statue di San Francesco d'Assisi e di San Francesco di Paola. La tela con San Filippo Benizio e San Bartolomeo, nella seconda cappella a destra, è di Francesco Solimena (1729).

L'abside, preceduta da due cantorie, presenta un elaborato coro in noce, con sei statuine lignee degli Apostoli ed il maestoso trono papale al centro. La abbelliscono dipinti di Giuseppe Castellano, tra cui Ottone III chiede ai beneventani il corpo di san Bartolomeo, e la tela di Giuseppe Simonelli con i Santi protettori di Benevento: San Gennaro, San Francesco Saverio, San Filippo Neri, l'Assunta con il bambino. Sul portale d'ingresso, l'artista Marco Benefial dipinse la tela celebrativa della Consacrazione dell'Arcivescovo di Ravenna, compiuta da papa Benedetto XIII nel duomo di Benevento. Ai lati della porta sono murati due frammenti scultorei della basilica bassomedievale.

In sacrestia vi è un'interessante raccolta di paramenti sacri del XVIII secolo, tra i quali il piviale indossato da papa Benedetto XIII quando trasferì i resti di San Bartolomeo.