Misie v Pompejích
Bartoloměj pochopil, že ho Bůh přivedl na toto místo, aby zde pomáhal chudým ve víře. Přemýšlel, odkud začít, a pak, veden radou otce Radenta, zvolil růženec. Řekl tehdy: „Královno nebe, neodejdu, dokud tu neuvidím vítězství tvého růžence!“ Lidé zde slavili pohanské kulty a věřili v pověry. Jen málo z nich chodilo do kostela. Bartoloměj začal chodit od domu k domu, učil rolníky modlitby, vytvořil růžencové bratrstvo. Bylo to příslovečné orání neobdělané půdy, protože pohanské obřady zde hluboce zakořenily. Začal s vyučováním katechismu a zval do kraje kněze misionáře, aby mu pomohli kázat.
Ve Valle di Pompei se nacházel kostelík, určený ke zbourání. V roce 1973 Bartoloměj začal kostel opravovat a zkoušel různé způsoby, jak do něj přivést lidi. Toužil zde mít obraz Panny Marie růžencové. V roce 1875 dostal poškozený obraz Boží Matky, Královny růžence, pocházející z neapolského vetešnictví. Postaral se o jeho odbornou restauraci a plátno přiozdobil drahokamy a korunkou, požehnanou papežem Lvem XIII.
13. února 1876, kdy ho Bartoloměj s velkou úctou instaloval jako oltářní obraz na podstavec z lurdského mramoru, zde došlo k prvnímu uzdravení dvanáctileté Clorindy, která byla považována za nevyléčitelně nemocnou. Od té chvíle přicházelo do malého kostela před Královnu růžence stále více lidí i z širšího okolí a jak rostl počet těch, kteří se před obrazem společně modlili růženec, rostl i počet zázraků uzdravení.
Nová bazilika Panny Marie růžencové
Mariánské hnutí v Pompejích stále rostlo, docházelo zde k nesčetným obrácením. Proto biskup pověřil Bartoloměje postavením nového kostela, neboť původní již velikostí nedostačoval. Začala se vytvářet představa poutního místa. Longo se pustil do díla bez zkušeností a bez prostředků. Z lidského pohledu nemohl uspět. Začal organizovat sbírky, snažil se získat pravidelné přispěvatele. Psal do časopisů, žebral. Sklízel chválu, ale prožíval i útoky od novinářů, projevy nenávisti ze strany ateistů a závisti od některých kněží. Přece se však jeho dílu začalo dařit, Bartoloměj věřil, že je to na mocnou přímluvu Panny Marie.
Na svátek sv. Kateřiny Sienské roku 1876 byla podepsána kupní smlouva na pozemek, na němž měl kostel stát a 8. května byl položen základní kámen. V tomto roce začínal Bartoloměj s třemi sty pravidelnými přispěvateli, roku 1883 na stavbu pravidelně přispívalo již dvanáct tisíc lidí.
Stavba byla dokončena za 15 let; na svěcení kostela, které se konalo 6. května 1891, se sešel nekončící zástup kněží a věřících, kteří zaplnili celý chrám i náměstí.
V roce 1894 se stal kostel v Pompejích nejvýznamnější svatyní Panny Marie růžencové na světě a byl Lvem XIII. povýšen na papežskou baziliku. V roce 1901 bylo díky dárcům z celého světa vytvořeno monumentální průčelí kostela jako dar s prosbou o světový mír. Při této příležitosti Bartoloměj Longo předpověděl, že tuto baziliku někdy navštíví sám papež. To se splnilo již čtyřikrát: 21. října 1979 a 7. října 2003 ji navštívil Jan Pavel II., 19. října 2008 Benedikt XVI. a 21. března 2015 papež František.
Bartoloměj a růženec
Longo stále chodil s růžencem a zpovídal se dvakrát týdně. Jeho modlitba byla tak intenzivní, že jeden člověk, který ho viděl, ho popsal těmito slovy: „Viděl jsem ho často s otevřenou náručí a očima upřenýma k nebi nebo k obrazu naší Matky Boží, aniž by věděl, co se děje kolem něj. Na otázku, zda viděl Matku Boží, Bartoloměj odpovídal: „Ano, ale ne tak, jak je v nebi.“
Na příkladu kontaktu dvou přátel ukazoval, jak nás může růženec měnit. Když při meditaci jednotlivých tajemství důvěrně hovoříme s Kristem a Pannou Marií, navykáme si žít podle jejich pokorného, trpělivého a dokonalého vzoru. Je to jako v životě dvou blízkých přátel, kteří tím, že jsou často spolu, se připodobňují ve svých návycích. Tvrdil, že „růženec je zároveň meditace i prosba. Vytrvalá modlitba k Matce Boží je založena na důvěře, že její mateřská přímluva může od Srdce jejího Syna získat vše.“ Matku Boží proto označoval jako „všemohoucí z milosti“.
V růžencové šňůře Bartoloměj viděl „pouto“, které nás svazuje s Bohem; pouto, které je láskyplné a synovské. Díky jeho iniciativě papež Lev XIII. v roce 1883 ustanovil měsíc říjen jako měsíc modlitby růžence.
Z lásky k Panně Marii se Bartoloměj stal i spisovatelem. Brožuru s názvem „Patnáct sobot“ vydal již 15. srpna 1877. V ní rozvinul kristologický a kontemplativní význam růžence. V roce 1883 napsal „Prosby k Nejsvětější Panně Marii“ a později publikoval mnoho dalších knížek na podporu života modlitby, zvláště Novénu k Panně Marii Pompejské. Jeho spisy se rychle šířily a staly se žádanými po celé Itálii.
Od roku 1884, kdy se mu podařilo uvést do provozu tiskárnu, začal Bartoloměj Longo vydávat časopis „Růženec a Nové Pompeje“, který se z počátečního třítisícového nákladu vyšplhal na dnešních tři sta tisíc výtisků a je tištěn a rozesílán do celého světa.
Sociální činnost
Kromě budování baziliky a poutního místa se „Bratr růženec“ snažil zlepšit životní podmínky místních obyvatel. Dbal o rozvoj města a pracovní příležitosti v něm.
Stal propagátorem budování sociálního bydlení pro dělníky a chudé. V roce 1887 založil u baziliky sirotčinec, později to byly další útulky pro děti, večerní škola, zřídil tiskárnu a knihvazačskou dílnu, v níž větší děti našly zaměstnání. Od roku 1891 se staral o děti vězňů, které byly ponechané svému osudu.
V městečku bylo postaveno nádraží, telegraf, nemocnice a meteorologická observatoř.
V roce 1897 založil Kongregaci Dcer svatého růžence, které mu pomáhaly v sirotčincích. Sám pracoval se sirotky a dětmi vězňů, učil je modlitby a řemeslo. Říkal: „Mým učitelem při výchově dětí nejsou slavní pedagogové a jejich školy, ale sám Kristus.“ Musel bohužel bojovat s tehdejšími vědci, kteří zpochybňovali možnost vzdělávat děti zločinců a vychovat z nich „slušné lidi“. Aby rozšířil své pedagogické znalosti, začal se účastnit konferencí a setkání týkajících se tématu výchovy.
Pod vlivem dopisů, modliteb a zbožnosti dětí, které byly v péči Longa a sester, se ve vězení obraceli i jejich rodiče. V apoštolské a dobročinné práci nebyl tento bývalý advokát sám. Věrně mu pomáhala jeho žena Marianna, Kateřina Volpicelli a doktor Josef Moscati, který byl svatořečen v roce 1987.