Виталий Герасимов родился 9 июля 1977 года в городе Казань Республики Татарстан.
В 1999 году окончил Казанский филиал Челябинского высшего танкового командного училища имени 50-летия Великого Октября.
После выпуска из военного училища до 2005 года служил на должностях командира танкового взвода, командира танковой роты, начальника штаба учебного танкового батальона в Северо-Кавказском и Дальневосточном военных округах.
С 2005 по 2007 год - слушатель Общевойсковой академии Вооруженных сил Российской Федерации имени М. В. Фрунзе.
В 2007-2010 годах проходил службу на должностях от командира мотострелкового батальона до командира мотострелковой бригады.
С 2010 года по 2013 год служил в должности начальника штаба — заместителя командира 74-й отдельной гвардейской мотострелковой Звенигородско-Берлинской бригады 41-й общевойсковой армии Центрального военного округа (г. Юрга, Кемеровская область).
С 2013 года по 2014 год командовал 15-й отдельной гвардейской мотострелковой Александрийской бригады 2-й гвардейской общевойсковой армии Центрального военного округа (пгт. Рощинский, Самарская область).
11 июня 2016 года присвоено воинское звание генерал-майора.
С 2017 года был начальником кафедры тактики Военного учебно-научного центра Сухопутных войск «Общевойсковая академия ВС РФ».
С 2017 года по 2019 год - слушатель Военной академии Генерального штаба ВС РФ.
С 24 июля 2019 года по 2020 год командир танковой дивизии, дислоцированной в Челябинской области. Гвардейская Витебско-Новгородская дважды Краснознамённая танковая дивизия была сформирована в конце 2016 года с дислокацией частей на территории Челябинской и Свердловской областей.
В 2020-2022 годах был начальником штаба — первым заместителем командующего 41-й общевойсковой армией Центрального военного округа.
С мая 2022 года — командующий 36-й общевойсковой армией Восточного военного округа.
В 2022 году присвоено звание генерал-лейтенанта.
За период прохождения службы Виталий Герасимов неоднократно выполнял боевые задачи, в том числе принимал участие в боевых действиях во Второй чеченской войне, на территории Сирийско-Арабской Республики и был в зоне специальной военной операции на Украине.
Награжден орденами Мужества, «За военные заслуги», медалями ордена «За заслуги перед Отечеством» II и IV степеней, а также ведомственными наградами и знаками отличия.
Женат. Воспитывает сына.