Виталий Барвиненко родился 3 июня 1981 году в городе Белгород-Днестровский, Одесской области.
С 1998 по 2003 учился в Одесском национальном университете им. И.Мечникова, факультет «Международные экономические отношения».
Барвиненко женат, воспитывает сына.
В период с 2003 по 2006 год Барвиненко работал в нескольких предприятиях города Одессы.
В 2005 году Барвиненко вступает в партию Блок Юлии Тимошенко.
В период с 2006 по 2007 году работал в Одесской областной государственной администрации и Одесском горсовете. В этот же период руководил в Одесском облсовете фракцией Блока Юлии Тимошенко.
В марте 2006 года Барвиненко от БЮТ (в списке №154) был кандидатом в народные депутаты Украины.
Народным избранником становится только в 2007 году, в Верховную Раду Украины прошел по списку Блока Юлии Тимошенко. Во время выборов возглавил одесскую областную организацию ВО Батькивщина.
Однако 3 марта 2010 года Виталий Барвиненко проголосовал за отставку правительства Юлии Тимошенко и всего правительства.
В 2012 году Барвиненко опять становится народным депутатом, но на этот раз в парламент прошел по списку другой политической силы - Партии регионов.
16 января 2014 года голосовал за "диктаторские законы" - пакет антидемократических законов, которые существенно ограничивали права граждан и свободу слова.
4 марта 2014 года Барвиненко вышел из фракции Партии регионов.
Экс-регионал Виталий Барвиненко победил на досрочных выборах в Раду в округе №141 в Одесской обл.Барвиненко баллотировался как самовыдвиженец, набрав 26,66% голосов.
Одним из самых громких скандалов, в центре которого оказался Виталий Барвиненко, был связан с его
уходом, как народного депутата Украины, из Блока Юлии Тимошенко. Как утверждают многие эксперты Барвиненко получил от БЮТ все что ему было необходимо, в первую очередь депутатское кресло. После чего он понял что будучи в статусе внефракционного у него больше политических и финансовых перспектив.
Последний скандал с Барвиненко был связан со СМИ. Так журналисты, работающие в некоторых изданиях Белгород-Днестровска, заявили что им открыто угрожают, причем угрожают от имени народного депутата Барвиненко. С подобным заявлением также выступил шеф редактор газеты "Аргументы. Факты. Комментарии" и главный редактор Интернет-издания "«Бессарабия infоrm" Ирина Золотарева. По этому поводу она созвала пресс-конференцию, на которой сделала заявление что в ее адрес постоянно раздаются телефонные звонки с угрозами и что она переживает за свою жизнь и за жизнь своих близких. Также был сожжен ее автомобиль неизвестными, по ее утверждению за этим стоит Барвиненко.
Барвиненко является большим любителем путешествий, как заявляет сам политик, он обожает пробовать местную кухню в тех странах, куда приезжает.
20.11.2014