Окончил физико-математический факультет Уральского университета по специальности «Математика» в 1961 году.
С 1962 по 1973 год — работал в Институте математики и механики УрО РАН лаборантом, младшим научным сотрудником, старшим научным сотрудником.
В 1968 году защитил диссертацию кандидата физико-математических наук.
С 1973 года — заведовал лабораторией численных методов в Институте математики и механики УрО РАН.
В 1988 году защитил диссертацию доктора физико-математических наук.
В 1991 году — присвоено звание профессора Уральского университета.C 1994 г. — заместитель директора Института математики и механики УрО РАН (г. Екатеринбург).C 1999 по 2015 год — директор Института математики и механики УрО РАН (г. Екатеринбург).26 мая 2000 года избран членом-корреспондентом РАН.22 декабря 2011 года избран академиком РАН.Ныне Виталий Иванович является членом Совета Российского фонда фундаментальных исследований, профессором Уральского Федерального университета им. Б. Н. Ельцина.