Виталий Севастьянов родился 8 июля 1935 года в городе Красноуральске Свердловской области. Окончил Московский авиационный институт (1959), получив диплом инженера-механика по самолетостроению. С 1959 года — на инженерных должностях в ОКБ-1. С 1960 по 1963 год читал курс лекций по механике космического полета в Центре подготовки космонавтов. В январе 1967 года зачислен в группу гражданских специалистов N 3 испытателем (кандидатом в космонавты-испытатели), в мае 1968-го — в отряд космонавтов. Совершил два космических полета: в 1970-м и в 1975-м. 1977-1979 годы — командир отряда космонавтов-испытателей НПО "Энергия". С апреля 1985 года — заместитель начальника отдела НПО "Энергия". В июне 1990-го по заключению врачей получил ограничение по длительности полета. Март 1990 — октябрь 1993 года — народный депутат РСФСР. 30 декабря 1993 года уволился из НПО "Энергия". Депутат Госдумы от КПРФ первых четырех созывов. Автор шести изобретений и одного открытия. Член Международной академии астронавтики. Дважды Герой Советского Союза, лауреат Госпремии СССР, награжден орденом Ленина.

Виталий Севастьянов скончался на 75-м году жизни после продолжительной болезни, всего неделю не дожив до Дня космонавтики. "Он был яркой, неординарной личностью, пользовался всеобщей любовью у нас в стране и за рубежом",— говориться в официальном сообщении Роскосмоса.

Дипломная работа Виталия Севастьянова "Возвращение многоразового пилотируемого космического корабля с орбиты спутника на Землю" получила личное одобрение Сергея Королева. Еще за год до окончания института господин Севастьянов стал сотрудником королевского ОКБ-1. А через два года он уже читал лекции первому отряду космонавтов, в том числе и Юрию Гагарину. Будучи зачисленным в отряд космонавтов, Виталий Севастьянов вошел в состав одного из первых "лунных" экипажей и проходил подготовку по программе облета и посадки на Луну. Программу тогда закрыли.

Во время его первого космического полета (вместе с Андрияном Николаевым) в 1970 году был установлен рекорд тех лет — почти 18 суток в космосе. В этот полет был проведен первый сеанс шахматной игры "Земля-Космос". Партнерами экипажа были помощник главкома ВВС по космосу генерал-полковник Николай Каманин и космонавт Виктор Горбатко. Партия длилась шесть часов и закончилась в ничью. Второй полет в 1975-м (вместе с Петром Климуком) — новый рекорд в 63 суток. После этих полетов Виталий Севастьянов проходил подготовку в качестве бортинженера резервного экипажа по программам нескольких космических полетов, однако в космосе больше не был.

Зато весь Советский Союз знал Виталия Севастьянова как телеведущего. Уже с 1972 года он вел популярную еженедельную телепрограмму об освоении космоса "Человек. Земля. Вселенная" (выходила до начала 1990-х годов), а также в 1975-м вел телерепортажи с орбитальной станции "Салют-4".

С начала 1990-х годов Виталий Севастьянов вел активную политическую деятельность. Он был последовательным противником Бориса Ельцина и его курса и столь же последовательным сторонником КПРФ

С 1990 года он был народным депутатом РСФСР. Летом 1992 года он возглавил комиссию Верховного Совета по использованию черноморского побережья России. Итогом работы комиссии стало появление весной 1993 года постановления правительства и Верховного Совета "О государственной поддержке функционирования и развития города-курорта Сочи". По этому постановлению город получил статус федерального курорта и значительные налоговые льготы.

В Госдуме первых трех созывов Виталий Севастьянов возглавлял мандатную комиссию, а впоследствии занимал пост заместителя председателя комиссии.