Neveu de Sylvie Vartan et cousin de David Hallyday, Michael Vartan passe sa jeunesse entre les Etats-Unis et la France (à Fleury en Normandie), avant de partir définitivement à Los Angeles à 18 ans. Il y retrouve sa mère, américaine, qui l'incite à prendre des cours de comédie.Il fait ses débuts au cinéma dans les films français Un homme et deux femmes (1991), puis Promenades d'été (1992) où il tient un rôle assez important. Sa carrière internationale débute avec le film Fiorile des frères italiens Taviani, pour lequel il est nominé aux Césars en 1993. Le Porteur de cercueil (1996), avec Gwyneth Paltrow et David Schwimmer, le révèle aux Etats-Unis. Michael Vartan participe à plusieurs séries télé, notamment un épisode de Friends (1997) où il joue le fils de Richard (Tom Selleck), puis le temps de deux épisodes d'Ally McBeal (2000) où il fait chavirer le coeur de la belle avocate. Il doit la consécration au rôle de l'agent de la CIA Michael Vaughn dans Alias (2001), aux côtés de Jennifer Garner.Au cinéma, il côtoie de grands noms, comme Madonna et Rupert Everett dans Un couple presque parfait (2000), ou encore Robin Williams dans Photo obsession (2002).
