Начинал играть в Усть-Каменогорске в местном клубе «Торпедо». Практически ежегодно выступал за сборную Казахстана на чемпионатах Мира, а также сыграл 7 матчей за национальную сборную страны на Олимпийских Играх 1998 года в Нагано, когда она разделила 5 — 8 место со сборными США, Швеции и Белоруссии.
На драфте НХЛ 1994 года был выбран в 9 раунде под общим 209 номером командой «Нью-Йорк Рэйнджерс». Но с 1994 по 1999 год защищал ворота московского ЦСКА. В сезоне 1999/2000 Еремеев сыграл 26 матчей за московское «Динамо» и показал очень надёжную игру — в среднем за матч он пропускал всего 1.23 шайбы. На его счёту также было 7 «сухих» игр. В июле 2000 года «Рэйнджеры» подписали контракт с Еремеевым.
Казахстанский вратарь дебютировал в НХЛ 27 декабря 2000 года, заняв место в воротах «Нью-Йорк Рэйнджерс» в поединке против команды «Каролина Харрикейнз» на 5-й минуте второго периода периода при счёте 3:0 в пользу «Каролины». Таким образом он стал 9-м вратарём из бывших советских республик, когда либо защищавших ворота команд НХЛ. В оставшееся время Виталий отразил 13 бросков из 14-ти, но его команда всё же уступила 3:4.
В Национальной хоккейной лиге Еремеев провел всего четыре игры, играя с 2000 по 2002 год в других лигах США. В конце сезона 2001/2002 вернулся в Россию, заключив договор с московским «Динамо». В 2005 году вместе с командой стал чемпионом России, зафиксировав в 27 матчах девять «шат-аутов».
Перед началом сезона 2010/2011 перешёл в состав астанинского «Барыса».
Виталий Еремеев, сыграл 77 кубковых матчей, что является рекордом для вратарей.