Fra 2006 ledet Vartdal fakultetsdivisjonen tilknyttet Rikshospitalet. Som følge av dannelsen av Oslo universitetssykehus i 2009 ble de fem sykehusinstituttene ved UiO slått sammen til Institutt for klinisk medisin, og Vartdal tilrådde som instituttets første instituttrådsleder våren 2010. Høsten 2010 ble han valgt til dekan ved Det medisinske fakultet, med tiltredelse 1. januar 2011. Han ble gjenvalgt for en ny fireårs-periode i 2014.