Cartmell ble olympisk mester under OL 1908 i London, han var med på det amerikanske laget som vant den olympiske stafetten. De to første etappene var på 200 meter siden en etappe på 400 meter og siste etappen var 800 meter. William F. Hamilton løp første etappe og siden Cartmell, John Taylor og Mel Sheppard på fjerde og siste etappe. De fikk tiden 3.27,2, tre sekunder raskere enn sølvvinnerne fra Tyskland. På 100 meter kom han på fjerdeplass. Fire år tidligere, under OL 1904 i St. Louis, kom han på andreplass både på 100- og 200 meter etter sin landsmann Archie Hahn.