Родился 18 сентября 1918 г. в селе Тепловка Вольского уезда Саратовской губернии РСФСР (ныне в Вольском районе Саратовской обл. РФ) в семье рабочего.
В 1934 г. окончил фабрично-заводское училище при Московском мясокомбинате им. А. И. Микояна, работал на комбинате шпигорезом. В 1937 г. без отрыва от производства посещал занятия в летной школе Пролетарского районного аэроклуба Московского городского совета Осоавиахима.
С 1937 г. находился на службе в рядах советских Военно-воздушных сил.
В 1938 г. окончил Борисоглебскую краснознаменную военную школу летчиков-истребителей ВВС Рабоче-крестьянской Красной армии им. Осоавиахима.
Участвовал в советско-финляндской войне 1939-1940 гг. Служил начальником связи эскадрильи, пилотом истребителя-биплана И-153 "Чайка" в составе 152-го истребительного и 80-го смешанного авиационных полков ВВС 9-й армии. Проявил себя на Ребольском оперативном направлении, оказывая помощь окруженным финнами частям 54-й стрелковой дивизии и подразделениям 5-го оперативного полка войск Народного комиссариата внутренних дел (НКВД) СССР. Советская авиация на этом участке фронта подавляла огневые точки противника пулеметным огнем, вела бомбометания с пикирования. За действия в советско-финляндской войне Виктор Талалихин был награжден орденом Красной Звезды.
С начала Великой Отечественной войны 1941-1945 гг. Талалихин находился в действующей армии, занимал должности командира звена, заместителя командира эскадрильи 177-го истребительного полка 6-го истребительного корпуса ПВО (противовоздушной обороны). Летом и осенью 1941 г. воевал под Москвой.
6 августа 1941 г. около 23:30 мск Виктор Талалихин одним из первых среди советских летчиков совершил ночной таран, сбив в воздушном бою на подступах к столице германский бомбардировщик Heinkel He 111 ("Хейнкель Хе-111") из состава 26-й бомбардировочной эскадры. Талалихин был ранен в правую руку, однако смог успешно выпрыгнуть с парашютом из своего поврежденного истребителя И-16. Машина советского летчика упала в лесу близ дер. Мансурово (ныне в городском округе Домодедово Московской обл.), в 2014 г. ее обломки были обнаружены краеведами и поисковиками.
Германский бомбардировщик упал на опушке леса у села Добрыниха в нескольких километрах к юго-западу от Мансурово. Четверо членов экипажа "Хейнкеля" погибли, еще один был взят в плен. Уже 8 августа на месте падения бомбардировщика побывали советские и иностранные журналисты, зафиксировавшие результат тарана.
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 8 августа 1941 г. младшему лейтенанту Виктору Талалихину было присвоено почетное звание Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали "Золотая звезда" ("за мужество и героизм на фронте борьбы с немецко-фашистскими захватчиками").
Подвиг Талалихина широко освещался в советской печати, часто ошибочно указывалось, что летчик первым в ходе Великой Отечественной войны совершил ночной таран. Впоследствии выяснилось, что похожий таран еще раньше, в ночь на 29 июля 1941 г., был проведен старшим лейтенантом Петром Еремеевым в Истринском районе Московской области.
В последующих боях Виктор Талалихин уничтожил еще пять самолетов противника.
27 октября 1941 г. 23-летний летчик погиб в воздушном бою близ д. Каменка под Подольском. Похоронен на Новодевичьем кладбище в Москве.
Младший лейтенант (1938).