Han tar över posten efter partikamraten Jan Vapaavuori.
Vartiainen är riksdagsledamot, nationalekonom och doktor i statsvetenskap. Han har arbetat i både Sverige och Finland, och blev invald i Finlands riksdag 2015.
Utöver Vartiainen utsågs under måndagens möte även fyra biträdande borgmästare med separata ansvarsområden.
De Grönas Anni Sinnemäki fortsätter som biträdande borgmästare med ansvar för stadsmiljön. Socialdemokraternas Nasima Razmyar blir biträdande borgmästare med ansvar för fostran och utbildning. Samlingspartiets Daniel Sazonov valdes till biträdande borgmästare med ansvar för social- och hälsovårdsbranschen och Vänsterförbundets Paavo Arhinmäki blir biträdande borgmästare med ansvar för kultur och fritid.
De Grönas Fatim Diarra kommer att fungera som stadsfullmäktiges ordförande i Helsingfors under de kommande fyra åren. Samlingspartiets Wille Rydman blev första vice ordförande och Socialdemokraternas Pilvi Torsti andra vice ordförande.
Samlingspartiet är fortsättningsvis det största partiet i Helsingfors stadsfullmäktige med 23 av 85 ledamotsplatser. Näststörst är De Gröna med 18 ledamöter.