Виталий Попов всю свою игровую карьеру провёл в читинском клубе «Локомотив», за который дебютировал в 1991 году во второй низшей лиге СССР. В 1992 после распада СССР «Локомотив» оказался в Первой лиге России, где играл на протяжении 12 сезонов и Попов долгие годы являлся игроком основного состава. Поначалу играл на позиции нападающего, но позже был переведён в защиту. В 1997, несмотря на неплохой сезон в «Локомотиве», набрал 1 очко в опросе среди футболистов первого дивизиона на звание лучшего игрока лиги. Завершил карьеру в 2003 году.