Виталий Барвиненко родился 3 июня 1981 года в городе Белгород-Днестровский Одесской области.
В 2003 году окончил Одесский национальный университет им. И.Мечникова, факультет «Международные экономические отношения». В 2016 году с отличием окончил Национальную академию государственного управления при Президенте Украины, специальность: государственное управление.
2004—2005 — начальник отдела туризма департамента молодежной политики и туризма одесского городского совета.
2005—2007 — исполнительный директор агропромышленной ассоциации «Укрнасинсервис».
2006—2007 — депутат Одесского областного совета V созыва.
2007—2012 — народный депутат Украины VI созыва, член Комитета Верховной Рады Украины по вопросам строительства, градостроительства и жилищно-коммунального хозяйства и региональной политики.
2012—2014 — народный депутат Украины VII созыва от избирательного округа № 141 (Одесская область), член Комитета Верховной Рады Украины по вопросам строительства, градостроительства и жилищно-коммунального хозяйства и региональной политики.
2014 — 2019 — народный депутат Украины VIII созыва от избирательного округа № 141 (Одесская область). Член депутатской группы «Партия «Возрождение». Член Комитета Верховной Рады Украины по вопросам законодательного обеспечения правоохранительной деятельности.
Участвовал во внеочередных парламентских выборах 21 июля 2019 года, но в Верховную Раду не прошел.
