Michael Davies, 71 år, hade bott på hotell med sin fru på semesterorten när han försvann.
Paret från Blaina i Blaenau Gwent hade med buss rest till Sandown på ön, sade Hampshire Constabulary.
Men Davies, som lider av högt blodtryck, har inte setts sedan början av onsdagen.
Polisen sa att Mr Davies vandrade iväg efter middagen på Hotel Maria i Sandown vid 21:30 BST och CCTV bilder senare visar honom mindre än en halv mil inåt landet från havet hotellet.
En talesman för polisen sade: " Vi blir alltmer angelägna om en 71-årig mans välfärd.
"Efter att ha granskat CCTV verkar det som om Michael var i Avenue Road området av Sandown strax före 01:00 på onsdag morgon."
Polisen sa att pensionärens familj var orolig eftersom Chris Davies förlitar sig på medicinering för att kontrollera sitt blodtryck, som han inte skulle ha tillgång till.
Han beskrivs som vit, med beskärt vitt hår, och bär en blå tee-shirt, blå Reebok hoppare, jeans och en keps baseball.
En pensionär från södra Wales befinner sig i centrum av en polisjakt efter att ha försvunnit under en busssemester till Isle of Wight.