Michael S. Vartan 1968. november 27-én született Franciaországban. Édesanyja Doris Pucher festő és művész, édesapja Eddie Vartan pedig zenész volt. Apai nagynénje az énekes Sylvie Vartan, mostohaapja pedig az író Ian La Frenais. Michael családi háttere nagyon sokszínű, hiszen édesanyja zsidó származású lengyel, édesapja pedig bolgár születésű örmény-magyar. Szülei válása után egy ideig anyukájával élt Amerikában, majd a középiskola alatt Franciaországban, de aztán végleg az Egyesült Államokba költözött,mert nem akart katona lenni Franciaországban. Származásáról egyszer ezt nyilatkozta: "Az a vicces,hogy igazából egy lengyel zsidó vagyok,aki éppenséggel Franciaországban született. Anyukám lengyel,apukám bolgár.Nincs bennem egy csepp francia vér sem.De megy ez." Amerikában általában franciának,míg Franciaországban amerikainak tartják. Los Angelesben járt egy színiiskolába, bár eredetileg nem színész,hanem sportoló akart lenni. Eleinte európai filmekben játszott, majd kisebb szerepek után az áttörést a Bambanő című film hozta meg neki, amiben Drew Barrymore-ral játszott. Az ismertséget végül az Alias című sorozat hozta meg számára, 2001-ben. A sorozat forgatásán találkozott Jennifer Garnerrel, akivel egy ideig együtt is voltak. 2009-ben egy Whole Foods parkolójában találkozott Lauren Skaarral, akit aztán 2011-ben feleségül vett. 2014 tavaszán azonban beadták a válókeresetet.