Hartialan vanhemmat olivat rovasti Rafael Hartman ja Hilja Maria Wargelin. Hänen puolisonsa vuodesta 1943 oli lääkäri Airi Inkeri Järvinen.[1] Hartiala aloitti oppikoulun Joensuun lyseossa 1929 ja kirjoitti ylioppilaaksi Käkisalmen yhteislyseosta 1938. Lääketieteen lisensiaatiksi hän valmistui 1947 ja tohtoriksi 1951.[2] Hän oli jo 1948–1950 opiskellut Yhdysvalloissa Rockefeller-säätiön apurahalla.
Hartiala nimitettiin Turun yliopiston ensimmäiseksi fysiologian professoriksi vuonna 1955. Professorina hän toimi aina eläkkeelle jäämiseensä vuonna 1984 saakka. Hartiala toimi Turun yliopiston rehtorina 1970–1975 ja kanslerina 1975–1984. Hartiala tuli tunnetuksi dopingaineiden vastaisen työn kärkihahmona. Hän oli muun muassa mukana luomassa eurooppalaisille olympiakomiteoille yhteistä lääketieteellistä komiteaa 1980-luvulla. Hän toimi Suomen olympiakomitean hallituksessa 1968–1976 ja sen valtuuskunnan puheenjohtajana 1976–1984. Sittemmin hän oli Euroopan olympiakomitean liittohallituksessa ja Kansainvälisen olympiakomitean lääketieteellisessä komissiossa. Työskentelystään niin urheilun kuin tieteenkin parissa hänet palkittiin useasti.[3]
