Родился 22 февраля 1964 г. в г. Волгограде.
В 1986 г. окончил факультет электрификации Волгоградского сельскохозяйственного института (ныне Волгоградский государственный аграрный университет) по специальности "электрификация сельского хозяйства", в 1999 г. - факультет экономики Волгоградской государственной архитектурно-строительной академии (ныне Институт архитектуры и строительства Волгоградского государственного технического университета) по специальности "экономика и управление на предприятиях (в строительстве)".
В 1995-1997 гг. занимал должность исполнительного директора ОАО "Хлебокомбинат "Волжский", в 1997-2003 гг. являлся генеральным директором хлебокомбината.
В 2003 г. занялся политической деятельностью.
7 декабря 2003 г. был избран депутатом Волгоградской областной думы III созыва по одномандатному округу №10 (Волжская), баллотировался путем самовыдвижения. С января 2004 г. по апрель 2005 г. занимал пост заместителя председателя областного парламента, 25 апреля 2005 г. был избран председателем облдумы.
В августе 2005 г. вступил в "Единую Россию", в 2006-2009 гг. являлся секретарем Волгоградского регионального отделения партии.
1 марта 2009 г. был избран в Волгоградскую областную думу IV созыва от "Единой России", вновь победил в одномандатном округе №10 (Волжская). С марта 2009 г. по октябрь 2014 г. - первый заместитель председателя областного парламента.
В 2012-2014 гг. вновь занимал должность секретаря Волгоградского регионального отделения "Единой России".
14 сентября 2014 г. прошел в Волгоградскую областную думу V созыва, одержав победу в одномандатном округе №11 (Волжский), баллотировался от "Единой России".
С мая 2015 г. по февраль 2016 г. - председатель совета директоров ОАО "Хлебокомбинат-Волжский".
В феврале - июне 2016 г. занимал пост вице-губернатора - руководителя аппарата губернатора Волгоградской области Андрея Бочарова.
С 29 июня 2016 г. Виталий Лихачев исполнял обязанности главы администрации (сити-менеджера) г. Волгограда. 20 июля он выиграл конкурс на замещение этой должности, 22 июля 2016 г. депутаты Волгоградской городской думы V созыва единогласно утвердили его главой администрации города (за - 38).
После состоявшихся 9 сентября 2018 г. выборов в Волгоградскую гордуму VI созыва конкурсная комиссия выдвинула четырех претендентов на пост главы города, в том числе Виталия Лихачева. 19 сентября 2018 г. депутаты гордумы избрали его главой города (за 29 из 35). Ранее, 16 декабря 2015 г., в устав города были внесены изменения, согласно которым две руководящие должности - главы города (мэра) и главы администрации (сити-менеджера) после выборов в гордуму в сентябре 2018 г. объединялись в одну.
8 сентября 2019 г. Виталий Лихачев принимал участие в выборах в Волгоградскую областную думу VI созыва по партийному списку "Единой России" (возглавлял региональную группу №15). От депутатского мандата отказался.
19 сентября 2021 г. избран депутатом Государственной думы РФ VIII созыва по списку партии "Единой России". Баллотировался под третьим номером региональной группы №46 (Волгоградская обл.).
27 сентября 2021 г. депутаты Волгоградской городской думы на внеочередном заседании приняли решение о досрочном прекращении полномочий Виталия Лихачева на посту главы Волгограда.
С 2008 г. является почетным гражданином двух городов Волгоградской области - Краснослободска и Волжского.