
Selon le Liber Pontificalis, Vitalien était originaire de Segni et son père s'appelait Anastase ; on ne sait rien de sa vie avant qu'il devienne pape. Il œuvra pour des relations plus amicales avec Constantinople et, en 663, reçut à Rome l'empereur Constant II, bien que l'empereur ait dépouillé la ville d'une grande partie de son bronze.
On se souvient surtout de lui en Angleterre : après le synode de Whitby, il choisit et consacra le moine grec Théodore de Tarse archevêque de Cantorbéry en 668 et l'envoya avec l'abbé Adrien, et Théodore fut accepté comme chef de toute l'Église d'Angleterre. Il défendit aussi l'autorité de Rome lorsque l'archevêque de Ravenne tenta de rendre son siège indépendant.
Il est honoré par l’Église comme Saint. Lire sa page dans le dictionnaire des saints.