Đức Vitalianô sinh ra tại Segni, thuộc vùngLatium nước Ý, khoảng năm 600, được bầu làm Giáo hoàng ngày 30-7-657. Giáo triều của ngài trùng với thời điểm Lạc thuyết Nhất ý thịnh hành và hoàng đế Constantin II viếng thăm Rôma. Được ngài nghinh đón trọng thể, hoàng đế đi tham quan các Vương Cung Thánh Đường, biểu lộ rõ ràng lòng sùng mộ và đạo đức, nhưng đó chỉ là hình thức bên ngoài.

Thật vậy, trên đường rời khỏi Rôma, hoàng đế đã ngầm hạ lệnh đánh cướp nhiều chiến lợi phẩm to lớn và quý giá mang về Constantinôpôli. Sau đó hoàng đế chấp thuận ý nguyện của Giám mục Maurô thành Ravenna muốn được độc lập với Rôma, yêu cầu được nhận dây Pallium của Constantinôpôli thay vì của Rôma trao, như đã trao cho các thượng phụ Đông Phương.

Rõ ràng đây là dụng ý tách lìa Ravennakhỏi Rôma, nhằm hạn chế quyền hành của Giáo hoàng tại Ý. Ngài đã xử vạ tuyệt thông với Giám mục Maurô, nhưng Giám mục này vẫn không đổi ý. Vì thế tòa giám mục Ravenna đã ly khai với Rôma khoảng 20 năm. Sau khi hoàng đế Constant II băng hà tại Siracusô, ngài đã ra sức giúp con của hoàng đế là tân hoàng đế Constantin IV Pogonatô trong cuộc chiến tranh vương đế với Mêrêciô là người được quân đội ủng hộ. Để trả ơn Đức Giáo hoàng, tân hoàng đế áp dụng một chính sách tôn giáo thận trọng và kiêng nể hơn đối với giáo quyền Rôma. Nhờ thế, Rôma và Constantinôpôli đã hòa giải với nhau. Ngài viết nhiều thư cho vua Oswy nước Anh và gởi các vị đặc sứ mục vụ đến các nước Châu Âu. Đức thánh Giáo hoàng Vitalianô qua đời ngày 27-1-672.