Член Международной ассоциации космических полетов, Международной авиационной федерации, Международной ассоциации полицейских.
Виталий Жолобов родился 18 июня 1937 года, в селе Старая Збурьевка Голопристанского района Херсонской области Украинской ССР. В 1959 году окончил Азербайджанский институт нефти и химии, потом служил в авиационной части. В 1974 году окончил Военно-политическую академию им. В.И.Ленина.
С 1963 года по 1981 год работал в Центре подготовки космонавтов имени Ю. А. Гагарина. В группе космонавтов — с 1963 года.
Виталий Жолобов с 6 июля по 24 августа 1976 года совершил полет в космос вместе с Борисом Волыновым на космическом корабле Союз-21 к орбитальной станции Салют-5 в качестве бортинженера. Полет, запланированный на 60 суток, продлился 49. Причиной его завершения стал неприятный запах, который космонавты ощутили на борту, он напоминал запах токсичного ракетного горючего, о чем Виталий Жолобов сообщил в Центр Управления Полетом. Руководство посчитало нужным прервать полет, чтобы не подвергать экипаж опасности, тем более, что на тот момент обширная программа научно-технических и медико-биологических исследований была успешно завершена.
В 1981 был уволен в запас из рядов Советской Армии с должности командира группы слушателей-космонавтов и инструктора-космонавта с правом ношения военной формы. В 1982 переехал в Киев.
С 1983 по 1987 работал заместителем генерального директора научно-производственного объединения «Маяк», избирался депутатом Киевского горсовета народных депутатов.
В 1986 - участник ликвидации последствий аварии на ЧАЭС.
В 1987-1991 - начальник аэрокосмогеологической партии в г. Ноябрьск Тюменской области РСФСР. В 1991-1992 - заведующий кафедрой филиала Института повышения квалификации Министерства геологии России. С 1993 - председатель Совета Героев Советского Союза г. Киева. В 1993 избран действительным членом Транспортной академии Украины.
В 1994 году избран в Херсонской области Председателем Херсонского областного совета — главой Херсонской областной администрации. Занимал эту должность до 1996 года.
С 12 июня 1996 года по 4 февраля 1997 года занимал должность заместителя Генерального директора Национального космического агентства Украины. С 1999 - председатель совета Киевской организации «Слава», с 2001 - президент Всеукраинского объединения «Слава».
С 11 апреля 2002 года является президентом Аэрокосмического товарищества Украины.