Michael Vartan lahir di Paris dari ayah Prancis dan ibu Amerika. Ia besar di desa kecil Fleury, Normandia, hingga usia 16 tahun, kemudian pindah ke Los Angeles tinggal bersama ibunya yang mendorongnya mengambil kelas akting. Setelah tampil di film-film kecil di Prancis, langkah besar datang saat ia membintangi Fiorile (1993), yang membuka peluangnya di dunia perfilman internasional.

Vartan kemudian menandatangani kontrak dengan agen dan mendapatkan peran dalam To Wong Foo, Thanks for Everything! Julie Newmar, memerankan tokoh kecil yang kasar dan intoleran terhadap para drag queens. Ia juga membintangi The Pallbearer bersama David Schwimmer dan The Myth of Fingerprints bersama Julianne Moore, menampilkan kemampuan aktingnya yang variatif.

Di dunia televisi, ia tampil dalam mini seri TNT The Mists of Avalon sebagai Sir Lancelot, beradu akting dengan aktor dan aktris terkenal seperti Angelica Huston dan Julianna Margulies. Di samping dunia akting, Vartan menyukai olahraga, terutama hoki es, dan bermimpi menjadi pemain profesional selain berkarir di dunia seni peran.

Kesuksesan terbesar datang saat ia berperan sebagai Agent Michael Vaughn dalam serial populer Alias, yang ditayangkan selama lima musim dan mengangkat namanya secara internasional. Saat ini, ia aktif di serial The Arrangement dan berbagai proyek film serta televisi lain, menunjukkan fleksibilitas dan daya tariknya sebagai aktor.