La chiesa di san Bartolomeo dell'Olivella conserva anche un chiostro che ricorda la presenza di un antico monastero, fondato nel 1305 dall'Ordine Cistercense. La sua fondazione avvenne grazie all'intervento del banchiere genovese Bonagiunta Valente, padre di Giovanni, terzo doge della Repubblica di Genova. Nel 1470 le monache cistercensi abbracciarono la Regola di Sant'Agostino. A fine ‘700 a causa della soppressione napoleonica degli ordini religiosi, le monache si trasferiscono nel convento delle Grazie e chiesa e monastero diventarono alloggi per le truppe napoleoniche. In seguito il monastero viene trasformato in abitazioni private. La chiesa, originariamente costruita in stile gotico, venne sopraelevata tra il 1640 ed il 1670, secondo i canoni dello in stile barocco. Della originaria struttura gotica rimangono segni nel portale e nell'arco all'entrata al complesso monastico da Salita San Bartolomeo del Carmine, mentre l'arco di accesso da Salita di Carbonara, recentemente restaurato, presenta elementi barocchi. La sopraelevazione seicentesca ha lasciato traccia nella facciata nelle linee oblique che si uniscono nel rosone barocco. Molto caratteristico il campanile a vela, costituito da una elevazione muraria con aperture ad archivolto che contenevano delle piccole campane. L'interno si presenta ad una sola navata. La Chiesa fu affrescata da Giovanni Battista Carlone e dal figlio Giovanni Andrea, autore, tra gli altri affreschi, della "Gloria di Sant'Agostino con i quattro Evangelisti" nella volta centrale. Gli altari era tre, in marmo con colonne rosse, decorati da tre pale, opere di Luca Cambiaso: sull'altare maggiore si trovava "Il Martirio di San Bartolomeo", mentre sugli altri due altari "L'Assunzione della Vergine" e "Sant'Agostino e altri Santi". "Il Martirio di San Bartolomeo" fu trasportato nell'Oratorio dei Re Magi alla Foce e andò distrutto assieme a tutto il complesso nel corso dei bombardamenti della Seconda Guerra Mondiale. Le altre due pale d'altare sono oggi conservate nella Chiesa di San Bartolomeo di Vallecalda a Savignone. Il declino della chiesa giunge dopo l'ultimo conflitto mondiale con la distruzione del coro seicentesco e la creazione di un soppalco che dimezza in altezza la navata. Attualmente, la chiesa presenta esternamente elementi architettonici medievali, ripristinati durante un intervento di restauro eseguito nel 1950. L'ampio vano rettangolare della navata si presenta ancora oggi dimezzato in altezza e tagliato sullo sfondo da un palcoscenico che occupa interamente l'antica zona presbiteriale. Ai giorni nostri la chiesa è sconsacrata e resta comunque parte dell’atmosfera particolare del quartiere medioevale del Carmine.