Llamó la atención de los espectadores con su retrato de Sam Coulson, el personaje del que se enamora Drew Barrymore en la comedia romántica Nunca me han besado (2000). Es además uno de los protagonistas de la serie más de moda actualmente - el drama de espías "Alias" coprotagonizado por Jennifer Garner - donde encarna al agente Vaughn.

Trabajó con Robin Williams en el thriller psicológico Retratos de una obsesión, dando vida a Will Yorkin, el esposo y padre que se convierte en la obsesión del personaje de Williams, empleado de una tienda de fotografía.

Protagonizó la miniserie "Las nieblas de Ávalon", que cuenta la legendaria historia de Camelot. Se rodó en Praga y Vartan interpretó a Lanzarote frente a Anjelica Huston, Julianna Margulies y Joan Allen.

Nació en Francia de padre francés y madre americana. Vivió en el pueblo de Fleury en Normandia hasta los 18 años, edad en la que se trasladó a Los Angeles para vivir con su madre, quien le animó a estudiar interpretación.

Tras participar en dos pequeñas producciones francesas, llamó la atención del público internacional con su interpretación en la épica italiana Fiorile (1993), dirigida por Paolo y Vittorio Taviani. Compitió por el César al mejor actor novel por su creación de dos personajes en esta fábula sobre una maldición que persigue a una familia durante siglos. En crítico de cine del New York Post, Mike Medved, dijo lo siguiente del actor: "Es tan increíblemente efectivo y tan imposiblemente guapo que es difícil comprender por qué Hollywood no le ha descubierto todavía".

Poco después Vartan consiguió el papel de matón de pueblo que acosa a tres drag queens (Wesley Snipes, Patrick Swayze y John Leguizamo) en A Wong Foo, gracias por todo, Julie Newmar. A continuación, encarnó a uno de los mejores amigos de David Schwimmer en Mi desconocido amigo, una comedia sobre tres amigos del instituto que se enfrentan al matrimonio y a un caso de identificación equivocada. Asimismo, protagonizó Volviendo a casa con Julianne Moore, y Dead Man's Curve con Keri Russell, ambas estrenadas en el festival de Sundance, en 1997 y 1998 respectivamente.

En su escaso tiempo libre alimenta su pasión por los deportes, particularmente el hockey sobre hielo, el golf y el tenis.