Свою судьбу с советской разведкой Вартанян связал в 16 лет, когда в феврале 1940 года установил прямой контакт с резидентурой НКВД в Тегеране, получив оперативный псевдоним "Амир". Его первым заданием было создание из нескольких надежных ребят группы в помощь старшим коллегам, для выявления фашистской агентуры и немецких разведчиков. Позднее именно возглавляемая Вартаняном группа сорвала покушение на лидеров "большой тройки" - Уинстона Черчилля, Франклина Рузвельта и Иосифа Сталина, которое планировал Гитлер в 1943 году в ходе Тегеранской конференции.
Жена Вартаняна Гоар также была связана с разведкой. В общей сложности супруги проработали за границей более 30 лет, окончательно вернувшись в СССР в 1986 году. Они готовили кадры для Службы военной разведки СССР/РФ вплоть до 2000 года, до тех пор пока имя Вартаняна не было рассекречено. Это произошло 20 декабря 2000 года, в день 80-летнего юбилея Службы внешней разведки России (СВР). Однако большинство проведенных им операций засекречены до сих пор.
