Виталий Георгиевич Смирнов родился 14 февраля 1935 г. в Хабаровске Дальневосточного края (ныне - Хабаровского края) РСФСР в семье военного. В 3 года вместе с семьей переехал в Москву. С 10 лет начал заниматься плаванием, затем водным поло.
В 1958 г. окончил Государственный центральный институт физической культуры г. Москвы (ныне - Российский государственный университет физической культуры, спорта, молодежи и туризма).
После окончания института поступил на работу в оборонно-спортивный отдел Московского областного комитета Всесоюзного ленинского коммунистического союза молодежи (ВЛКСМ, комсомол).
В 1960-1962 гг. - председатель Московского областного совета Союза спортивных обществ и организаций.
В 1962 г. вернулся в ВЛКСМ, где работал до 1968 г., занимал должности заведующего отделом физической культуры и спорта, второго и первого секретаря Московского областного комитета.
В 1968-1970 гг. - первый секретарь городского комитета КПСС в Пушкино (Московская область).
В 1962 г. в возрасте 27 лет возглавил Федерацию водного поло СССР, работал на должности председателя до 1972 г.
В 1970-1975 гг. - заместитель, первый заместитель председателя Комитета по физической культуре и спорту при Совете министров СССР.
В 1975-1981 гг. - первый заместитель председателя оргкомитета летних Олимпийских игр 1980 г. в Москве.
В 1981-1990 гг. - председатель Комитета по физической культуре и спорту при Совете министров РСФСР.
В 1990-1992 гг. - председатель Олимпийского комитета СССР.
В 1992-2001 гг. - президент Олимпийского комитета России. После отставки в 2001 г. - почетный президент Олимпийского комитета России.
Член Совета при Президенте РФ по развитию физической культуры и спорта (2005-н.в.).
Член Международного олимпийского комитета (МОК) с 1971 г. Член исполкома (1974-1978, 1986-1990), вице-президент (1978-1982, 1990-1994, 2001-2005). Председатель комиссий по олимпийской программе (1983-1991) и допуску (1992-1998), в разное время был членом комиссий МОК по олимпийской программе, олимпийской солидарности, олимпийскому движению, Тройственной комиссии, Совета Олимпийского ордена и др. В настоящее время входит в состав комиссии МОК по международным отношениям и рабочей группы по вознаграждениям. Является старейшим членом МОК.
Награжден орденами "Знак Почета" (1966, 1970, 1976), Дружбы народов (1980), Трудового Красного Знамени (1985), Почета (1994), "За заслуги перед Отечеством" III, II и IV степеней (1996, 2001, 2010), знаками отличия "За заслуги перед Москвой" (2005), имеет Благодарность Президента РФ ( 2007).
Женат во второй раз. Супруга Ирина. Имеет троих сыновей.
Свободно владеет английским языком.
Кроме плавания и водного поло, занимался боксом и теннисом. Увлекается охотой.