É um ator francês nascido nos arredores de Paris, filho de pai francês e mãe americana, Vartan viveu na pequena vila de Fleury, na Normandia, até os 18 anos,quando mudou-se para Los Angeles.
Queria ser jogador profissional de hockey antes de decidir seguir a carreira de ator. Seus principais trabalhos no cinema foram "Nunca Fui Beijada" (intrepertando um cativante e sonhador professor, que trasmite de certa forma os seus sonhos aos alunos, e fa-los ver o mundo de uma outra forma, quase que mágica. Contracena neste filme com Drew Barrymore) e "One Hour Photo". Na TV, fez o Lancelot na minissérie "As Brumas de Avalon",além de participações em seriados como Ally McBeal.Seu papel com mais notoriedade foi como o agente da CIA Michael Vaughn, de Alias,ao lado de Jennifer Garner.

Cônjuge: Lauren Skaar (desde 2011)
Pais: Eddie Vartan, Doris Vartan