Гоар Левоновна Вартанян родилась 25 января 1926 года в г. Ленинакан (Гюмри) в Армении.
В начале 1930–х годов ее семья переехала на жительство в Иран.
В 16–летнем возрасте осознанно выбрала для себя путь беззаветного служения Родине, войдя в антифашистскую группу своего будущего супруга и соратника — Геворка Андреевича Вартаняна, вместе с которым вела активную разведывательную работу в сложных условиях. В 1943 году в составе этой группы принимала участие в проведении операции по обеспечению безопасности Тегеранской конференции.
В 1951 году супруги Вартанян были выведены в СССР, в 1956 году успешно закончили Ереванский институт иностранных языков. Затем последовала многолетняя работа супружеской пары разведчиков–нелегалов Гоар и Геворка Вартанян в экстремальных условиях во многих странах мира.
В 1986 году после 30 лет плодотворной работы на нелегальном положении Гоар Левоновна и Геворк Андреевич вернулись на Родину.
Заслуги Г.Л. Вартанян перед Родиной отмечены орденами Красного Знамени, Отечественной войны II степени и многими медалями.
В декабре 1986 года Гоар Левоновна вышла на заслуженную пенсию, имея стаж оперативной работы более 30 лет и общий трудовой стаж свыше 47 лет. Будучи на пенсии, она продолжала вести большую работу по воспитанию молодых сотрудников, передавая им свой богатый оперативный опыт.
Скончалась 25 ноября 2019 года.
Похоронена на Троекуровском кладбище в Москве рядом со своим мужем и боевым соратником, Героем Советского Союза Геворком Вартаняном.