Родился 14 октября 1963 г. в с. Строкова Переяслав-Хмельницкого района Киевской области Украинской ССР.
В 1987 г. окончил Калининградскую специальную среднюю школу милиции МВД СССР, в 1993 г. - заочное отделение Академии внутренних дел Украины по специальности "правоведение".
После окончания средней школы работал в Переяслав-Хмельницком зверохозяйстве. В 1981-1983 гг. служил в рядах Советской Армии.
В 1983-1985 гг. - милиционер дивизиона милиции отдела вневедомственной охраны при Днепровском РОВД г. Киева.
С 1987 по 1993 г. - участковый инспектор милиции, оперуполномоченный, заместитель начальника отдела уголовного розыска Днепровского районного отдела внутренних дел УВД г. Киева.
В 1993 - 1999 гг. работал в управлении уголовного розыска ГУВД г. Киева: начальник отделения, начальник отдела по борьбе с групповыми и организованными преступными проявлениями, заместителем начальника управления уголовного розыска, начальник управления уголовного розыска (1997-99).
В 1999 г. назначен первым заместителем начальника главного управления уголовного розыска МВД Украины.
С 2001 г. по 2003 г. работал начальником управления МВД Украины на Львовской железной дороге.
С февраля по август 2003 г. занимал должность первого заместителя начальника главного управления - начальника управления по борьбе с организованной преступностью ГУ МВД Украины.
С августа по ноябрь 2003 г. - заместитель начальника департамента уголовного розыска - начальник управления по борьбе с организованной преступностью МВД Украины, в 2003-2005 гг. - первый заместитель начальника департамента уголовного розыска МВД Украины.
В 2005 г. был назначен начальником Главного управления МВД Украины в г. Киеве.
После отставки в марте 2010 г. возглавлял правление благотворительной организации "Закон и честь".
В декабре 2012 г. избран народным депутатом Украины VII созыва от Всеукраинского объединения "Батькивщина". Член депутатской фракции ВО "Батькивщина". С января 2013 г. - заместитель председателя комитета Верховной Рады по вопросам борьбы с организованной преступностью и коррупцией.
С 27 февраля по 19 июня 2014 г. занимал пост первого вице-премьер-министра Украины в правительстве Арсения Яценюка.
19 июня 2014 г. был назначен Генеральным прокурором Украины. Уволен с этого поста Верховной Радой 10 февраля 2015 г. по предложению президента Украины Петра Порошенко (за - 291 депутат). Ранее Виталий Ярема сам подал заявление об отставке под давлением парламентариев и общественности, которые выражали недовольство его работой из-за "безынициативности" и "затягивания расследования" ряда резонансных дел.
В декабре 2022 г. МВД России объявило Виталия Ярему в розыск, ему заочно было предъявлено обвинение за преступные решения о начале антитеррористической операции в Донбассе.
30 мая 2024 г. 2-й Западный окружной военный суд заочно приговорил Виталия Ярему к 19 годам лишения свободы и штрафу в размере 400 тыс. руб., признав его виновным в содействии терроризму и распространении фейков о Вооруженных силах РФ (п. "д" ч. 2 ст. 207.3 УК РФ - публичное распространение заведомо ложной информации об использовании Вооруженных сил РФ и ч. 1 ст. 205.1 УК РФ - содействие террористической деятельности). Срок наказания будет исчисляться с момента его экстрадиции в РФ либо с момента задержания на территории РФ. Приговор в законную силу не вступил и может быть обжалован.
Генерал-лейтенант милиции в отставке.
Награжден медалью "За безупречную службу" III степени (1999).
Заслуженный юрист Украины.
Женат, имеет сына и двух дочерей. Супруга - Маргарита Валерьевна (род. 1965). Сын - Валерий (род. 1988), дочери - Илона (род. 1992) и Роксолана (род. 2008).