Arvo Ilmari Vartia (25. elokuuta 1914 Jyväskylä – 25. toukokuuta 1951 Tukholma) oli suomalainen miekkailija.
Vartia edusti Suomea Lontoon 1948 olympialaisten kalpamiekkailussa, jossa hän karsiutui sekä henkilökohtaisen kilpailun että joukkuekilpailun alkuerissä. Kotimaassa Vartia edusti Miekka-Miehiä ja voitti kalvalla henkilökohtaisen Suomen mestaruuden vuosina 1938, 1947, 1948 ja 1949[1].
Vuoden 1951 maailmanmestaruuskilpailuissa Tukholmassa Vartia sai kainaloonsa kuolettavan piston tanskalaiselta vastustajaltaan Mogens Lüchowilta.[2] Tämä tapahtuma johti miekkailun turvallisuuden parantamiseen, kun otettiin käyttöön miekkailutakin alla olevat vartalosuoja, joka suojaa miekkailijan asekäden olkapäätä ja saman puoleista kylkeä ja rintaa.
Hänen isänsä oli professori ja kouluneuvos Arvo Vartia ja hänen poikansa Pentti Vartia on Elinkeinoelämän Tutkimuslaitoksen (ETLA) ja Elinkeinoelämän valtuuskunnan (EVA) ex-toimitusjohtaja ja pojanpoikansa Antero Vartia on kansanedustaja.