Vitalij Dmitriev gimė Leningrade 1977 m. rugsėjo 13-ąją. Pirmieji mokytojai buvo tėvai, gerai žinomi Sankt Peterburge ir užsienyje - E.P. Dmitrieva (nusipelniusi Rusijos Federacijoje) ir A.I. Dmitriev (nusipelnęs Rusijos menininkas, profesorius). Nuolat pas tėvus muzikos mokykloje mokęsis Vitalij vėliau įstojo į Sankt Peterburgo konservatoriją. N.A. Rimskio-Korsakovo konservatorijoje mokėsi savo tėvo klasėje. Konservatoriją baigęs 1999 m., Vitalij 2003 m. ten pat baigė ir aspirantūros studijas.
Studijuodamas tapo konkursų laimėtoju šiuose miestuose: Chirpan (Bulgarija) 1989m.; Muttsig (Prancūzija) 1989 m. - Grand Prix; Castelfidardo (Italija) 1993 m. ir 1995 m.; Klingenthal (Vokietija) 1996 m.; Marseille (Prancūzija) 1999 m.; Avesta (Švedija) Pasaulio taurė 1995 m.
Jau daugelį metų koncertuojantis Vitalij Dmitriev atliko per 500 koncertų bei dalyvavo įvairiuose festivaliuose, meistriškumo kursuose, kaip žiuri įvairių Rusijos miestų ir užsienio šalių konkursuose: Suomijoje, Vokietijoje, Čekijoje, Austrijoje, Lenkijoje, Prancūzijoje, Estijoje, Latvijoje, Šveicarijoje, Belgijoje, Ispanijoje , Olandijoje, Kinijoje, Jugoslavijoje ir daugelyje kitų.
2000 m. Vitalij Dmitriev buvo pakviestas į 60-ųjų Amerikos akordeonistų asociacijos metinių festivalį Čikagoje.
Nuo 2002 m. dėsto Leningrado kultūros ir meno koledže, nuo 2008 m. Sankt-Peterburgo valstybiniame kultūros ir meno institute ir Musorgskio kolegijoje. Nuo 2008 m. dėstytoju dirba G.V. Sviridovo meno mokykloje.
Laureatai:
2005 m. Italijoje, Lanciano - P. Dikarev 1 vieta estrados ir klasikos kategorijose.
2003 m. Sankt Peterburge V.V. Andreev konkurse - T. Mazurkevic 2 vieta.
2006 m. Sankt Peterburge Petropavlovsko ansambliai – N. Palik 1 vieta.