Родился 8 июля 1935 г. в городе Красноуральск Свердловской области. В 1945 г. вместе с семьей переехал в Сочи (Краснодарский край).
В 1959 г. окончил Московский авиационный институт (МАИ) имени С. Орджоникидзе по специальности инженер-механик по самолетостроению, в 1964 г. - аспирантуру 102 кафедры МАИ. В 1966 г. - один курс вечернего отделения Университета марксизма-ленинизма при Московском горкоме КПСС.
В 1965 г. в МАИ защитил диссертацию на соискание ученой степени кандидата технических наук.
Работа в ОКБ-1 и отряде космонавтов
В июне 1958 г. студенческая работа Виталия Севастьянова на тему "Возвращение крылатого аппарата с орбиты спутника на Землю" получила премию на Московском городском смотре научных работ. После этого он, еще до защиты диплома, был принят на работу техником в Особое конструкторское бюро №1 (ОКБ-1) Сергея Королёва. Затем в ОКБ-1 (с 1966 г.- Центральное конструкторское бюро экспериментального машиностроения, ЦКБЭМ; с 1974 г. - НПО "Энергия"; ныне Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С. П. Королева) был инженером (1959-1964), старшим инженером (1964). Принимал участие в работах по созданию пилотируемого космического корабля "Восток".
В 1960-1963 гг., учась в аспирантуре МАИ, Виталий Севастьянов читал курс лекций по механике космического полета в Центре подготовки космонавтов (ЦПК), слушателем которого был также Юрий Гагарин.
С июля 1964 г. был и. о. начальника группы, с ноября 1964 г. - начальником группы 90-го отдела. С августа 1966 г. являлся начальником сектора 731-го отдела (отдел летных испытаний, отряд космонавтов) ЦКБЭМ.
31 января 1967 г. Виталий Севастьянов был назначен кандидатом в космонавты-испытатели 731-го отдела. 27 мая 1968 г. переведен на должность космонавта-испытателя. С 1970 г. был инструктором-космонавтом-испытателем. Одновременно с января 1977 г. по февраль 1979 г. возглавлял отряд космонавтов НПО "Энергия". Затем работал инструктором-космонавтом-испытателем II класса (1979-1993) и заместителем начальника 292-го отдела (1985-1993). Имел квалификацию космонавта-испытателя II класса (1975).
В период с 1968 по 1988 г. проходил подготовку в основных и дублирующих экипажах по программам Л1 (облет Луны), Л3 (посадка на Луну), автономных полетов на космических кораблях "Союз", а также экспедиций на орбитальные станции "Салют".
Всего Виталий Севастьянов совершил два полета в космос общей продолжительностью 80 суток 16 часов 19 минут. Первый полет состоялся 1-19 июня 1970 г. в качестве бортинженера корабля "Союз-9" (командиром был Андриян Николаев). 9 июня 1970 г. Севастьянов стал участником первой шахматной партии "Космос - Земля", сыгранной с находящимися в полете космонавтами. Также в ходе полета был установлен рекорд продолжительности космического полета, продержавшийся один год. С 24 мая по 26 июля 1975 г. Севастьянов был бортинженером корабля "Союз-18" и основной экспедиции на станцию "Салют-4" (командир - Петр Климук).
В 1988 г. Виталий Севастьянов начал готовиться в составе группы космонавтов по программе длительного полета на орбитальную станцию "Мир". Но в июне 1990 г. по медицинским показаниям был отстранен от подготовки.
30 декабря 1993 г. Виталий Севастьянов был уволен из НПО "Энергия" и отряда космонавтов в связи с переходом на работу в Государственную думу Федерального собрания РФ.
Общественная и политическая деятельность
Был членом КПСС (с 1963 г.), сопредседателем Социалистической партии трудящихся (1991-1993), членом ЦИК (1993-1995) и ЦК (1995-2010) КПРФ.
Являлся заместителем председателя правления Общества дружбы "СССР - Финляндия", членом правления Союза журналистов СССР, председателем Шахматной федерации СССР (1977-1986, 1988-1989).
В течение многих лет вел на Центральном телевидении СССР передачу "Человек. Земля. Вселенная".
В 1990-1993 гг. был народным депутатом РСФСР, членом Верховного совета РФ.
С 1993 по 2007 г. - депутат Государственной думы РФ I-IV созывов. Был членом фракции КПРФ и комитета Госдумы по международным делам (во всех созывах), председателем мандатной комиссии (в I-III созывах).
5 апреля 2010 г. Виталий Севастьянов скончался в Москве в возрасте 74 лет после тяжелой продолжительной болезни. Похоронен на Останкинском кладбище столицы.
Публикации, награды, почетные звания
Опубликовал более 200 научных работ, был автором шести изобретений и одного открытия. Написал книгу "Дневник над облаками" (1977).
Дважды Герой Советского Союза (1970, 1975). Награжден двумя орденами Ленина (1970, 1975). Лауреат Государственной премии СССР (1978). Имел благодарность президента РФ (2000).
Среди других наград Севастьянова - орден "Ожерелье Нила" (Объединенная Арабская Республика, 1970), золотая медаль имени К. Э. Циолковского Академии наук СССР, премия имени Д. и Ф. Гуггенхеймов Международной академии астронавтики и др.
Летчик-космонавт СССР (1970). Заслуженный мастер спорта СССР (1970).
Почетный гражданин Красноуральска (1970), Сочи (1970), Калуги (1970), Гагарина (Смоленская обл., 1976), Байконура (Казахстан, 1977), Варны (Болгария), Хьюстона (США) и др. городов.
Личные сведения
Виталий Севастьянов был женат. Супруга - Алевтина Ивановна Севастьянова (1936-2007). Дочь - Наталия (род. 1962).