Bažnyčios statybas inicijavo Ravenos vyskupas Eklezijus 526 m. iškart su ostrogotų, kurių karalystės sostine tuo metu buvo Ravena, karaliaus Teodoriko mirtimi. Statybas finansavo Julianas Argentarijus (Julianas „bankininkas“), kuris skyrė 26 000 auksinių monetų paramą (daugiau nei 350 svarų). Nieko nežinoma apie šį asmenį. Tikriausiai jis išties buvo bankininkas. Neatmetama versija, kad per jį statybas finansavo kuris nors aukštuomenės aplinkos asmuo, panoręs likti nežinomu. Galbūt bankininkas buvo susijęs su Bizantijos imperatoriaus Justiniano I aplinka. 540 m. Raveną užėmė Justiniano I generolas Belizarijus ir miestas tapo Bizantijos imperijos dalimi. Bažnyčią 547 m. pašventino arkivyskupas Maksimijanas ir skyrė ją Šv. Vitalijui, krikščionių kankiniui, nukankintam Ravenoje, ir miesto globėjui. Maksimijanas užsakė ir garsiųjų bažnyčios mozaikų sukūrimą. XVIII a. kupolas buvo dekoruotas vėlyvojo baroko, menkaverte laikoma, freska.