Народився 16 серпня 1989 року в Хоросткові Тернопільської області. 2003 року з матір'ю й сестрою переїхав до Італії, де закінчив технічний коледж, отримав громадянство Італії. Працював діджеєм. В Україну повернувся в грудні 2013 року під час Євромайдану.
Під час Євромайдану в Києві був членом Самооборони. З початком російсько-української війни став добровольцем у Першому батальйоні Національної гвардії України ім. Кульчицького, з яким пізніше, маючи звання старшого сержанта, підписав контракт. Чинний заступник командира взводу. Брав участь у боях під Слов'янськом навесні 2014 року.
2017 року Марків поїхав до Італії, щоб відвідати матір. 30 червня 2017 року в аеропорту Болоньї італійська поліція заарештувала Марківа за підозрою у причетності до вбивства італійського фотокореспондента Андреа Роккеллі разом із його російським колегою Андрієм Мироновим, які загинули внаслідок мінометного обстрілу у травні 2014 року поблизу Слов'янська. Заступник генпрокурора України Євген Єнін повідомив, що Роккеллі відвідав так звану «сіру зону» без погодження цього візиту з офіційною владою України.
Від часу затримання український військовий перебуває в ув'язненні у Павії. У листопаді 2017 року суд відмовився змінити Марківу запобіжний захід і відпустити його під домашній арешт. Розслідування справи італійською прокуратурою було завершене у травні 2018 року, перше засідання суду розпочалося 6 липня в місті Ассізі. За повідомленням місцевої преси, потерпілою стороною на процесі виступатимуть родина загиблого журналіста і Національна федерація італійської преси (FNSI).
Винесення вироку було заплановане на 12 липня 2019 року. Прокуратура вимагає для підсудного покарання у вигляді 17 років ув'язнення. Адвокати родини італійського журналіста сподівалися отримати декілька мільйонів євро компенсації.
12 липня 2019 року італійський суд провів остаточне засідання у справі Віталія Марківа, на якому обвинуваченому було надане останнє слово перед оголошенням вироку.
Після наради, суд оголосив рішення (без мотивувальної частини), оголосивши Марківа винним та призначивши покарання у вигляді 24 років позбавлення волі з зобов'язанням виплати компенсації родині загиблого.
12 липня суд в італійському місті Павія засудив Марківа до 24 років в'язниці за ймовірну причетність до загибелі італійського фоторепортера Андреа Роккеллі на Донбасі в травні 2014 року. Марківа помістили до виправної колонії «Опера» в Мілані, де відбувають покарання злочинці за особливо тяжкі злочини.
20 листопада 2019 року Україна подала апеляцію на вирок.
31 серпня 2020 року голова МВС України Арсен Аваков заявив, що Національна поліція України має докази невинуватості Марківа.
3 листопада 2020 року в апеляційному суді Мілана розпочалося чергове засідання з розгляду апеляції на вирок нацгвардійцю. На цьому судовому засіданні Віталія Марківа не було. На процесі він був присутній в режимі онлайн, перебуваючи у в'язниці.
Апеляційний суд Мілана відновив слухання і виправдав Марківа.
4 листопада Марківа зустріли на аеродромі Нацгвардії.
04.11.2020