До 11 лет будущий ученый получал домашнее образование под руководством отца. А затем поступил в 4-й класс семилетней школы, которую окончил в 1931 году и продолжил среднее образование в фабрично-заводском училище. После этого устроился лаборантом в рентгенологическую лабораторию Московского вечернего машиностроительного института. Там Гинзбург познакомился с будущими известными физиками - Вениамином Цукерманом и Львом Альтшулером. Дружба трех талантливых ученых продлилась всю жизнь.
В 1933 году Виталий Лазаревич поступил на заочное отделение физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, а через год перевелся на второй курс дневного отделения. В 1938-м он окончил МГУ и был принят в аспирантуру университета. Кандидатскую диссертацию на тему "Некоторые вопросы квантовой электродинамики" молодой ученый защитил спустя два года. А ещё через два года - в 1942-м - Гинзбург стал доктором физико-математических наук. Его докторская была посвящена теории элементарных частиц. На фронт Виталия Лазаревича не взяли, хотя он дважды подавал заявление, чтобы пойти добровольцем. С 1942 года Гинзбург работал в теоретическом отделе Физического института Академии наук (ФИАН), впоследствии стал там заведующим.
В 1943 году, будучи в эвакуации в Казани, ученый приступил к изучению сверхпроводимости. Именно за исследования в этой области спустя полвека он получил Нобелевскую премию. "В мире шла страшная война, и я сам теперь плохо понимаю, почему в эвакуации, в условиях холодного и полуголодного существования меня привлекали тайны физики низких температур", - позже вспоминал Гинзбург.
Виталия Лазаревича современники любили называть "последним из великих советских физиков". Он же оценивал себя более скромно. Гинзбург любил повторять, что "без других, действительно гениальных ученых, с которыми посчастливилось работать, возможно, не удалось бы сделать так много". И в этом была большая доля истины. Например, самая известная из его работ - полуфеноменологическая теория сверхпроводимости - была создана в тандеме с другим знаменитым физиком - Львом Давидовичем Ландау.
С 1945 года ученый заведовал кафедрой радиофизического факультета Горьковского университета. Он был профессором факультета и первым заведующим кафедры распространения радиоволн и радиоастрономии. Преподавал Гинзбург "вахтовым методом" - приезжал из Москвы читать лекции.
Осенью 1947 года в "Литературной газете" появилась статья "Против низкопоклонства", где среди прочих в космополитизме был обвинен и Виталий Гинзбург. Он был выведен из ученого совета ФИАНА, а имя ученого все чаще появлялось в различных приказах и статьях "в качестве отрицательного примера". "По совокупности перечисленных обстоятельств я стал верным кандидатом на арест", - писал в воспоминаниях Гинзбург.
Сохранить свободу и жизнь ученому помогло участие в атомном проекте. В 1947 году Игорь Васильевич Курчатов привлек к решению ряда теоретических проблем создания термоядерного оружия выдающегося физика-теоретика Игоря Евгеньевича Тамма. Он же, в свою очередь, предложил включиться в проект молодым физикам, среди которых был и Гинзбург. Виталий Лазаревич работал над созданием термоядерного оружия с 1948 года. Именно он предложил использовать литий-6 вместо дорогого и сложного в получении трития. Его идею воплотил на практике "отец" водородной бомбы - Андрей Дмитриевич Сахаров.
За эту работу Виталий Гинзбург получил Сталинскую премию I степени (1953) и орден Ленина (1954). Помимо этого, за свою долгую и плодотворную научную деятельность ученый был также награжден двумя орденами Трудового Красного Знамени (1956, 1986), двумя орденами "Знак Почета" (1954, 1975), орденом "За заслуги перед Отечеством" I и III степеней (2006, 1996). Был отмечен наградами Академии наук СССР и иностранными наградами.
В 2003 году Гинзбург получил Нобелевскую премию по физике "за пионерский вклад в теории сверхпроводников и сверхтекучих жидкостей". Проведенные еще в 1950‑е работы вновь стали актуальными благодаря расширению сферы использования сверхпроводящих материалов. Виталий Лазаревич разделил эту международную награду с российским физиком Алексеем Абрикосовым и американским Энтони Леггеттом.
С 1963 по 1990 год Гинзбург состоял членом бюро Отделения общей физики и астрофизики Академии наук СССР. В 1968 году основал и возглавил кафедру проблем физики и астрофизики факультета общей и прикладной физики Московского физико-технического института.
Важной задачей, стоящей перед ученым, Виталий Гинзбург считал борьбу с лженаукой. Он занимал однозначную и категоричную позицию по отношению к любым антинаучным концепциям и откровенной подтасовке фактов. Не менее резко ученый отзывался о диалоге науки и религии. В 1998 году Гинзбург основал Комиссию по борьбе с лженаукой и фальсификацией научных исследований при Президиуме Российской академии наук.
У Виталия Лазаревича за всю жизнь вышло более 400 научных работ, книг и монографий, а также учебных пособий и автобиографических книг. Среди них: "О физике и астрофизике" (1995), "О науке, о себе и о других" (1997), "Недодуманное, недоделанное…" (2001), "О сверхпроводимости и сверхтекучести. Автобиография" (2006), "Об атеизме, религии и светском гуманизме" (2008).
Великий ученый скончался в Москве 8 ноября 2009 года. Похоронен Виталий Лазаревич на Новодевичьем кладбище в Москве.
Вклад Гинзбурга в физику огромен. Многие его идеи лежат в основе современных исследований и технологий. А также имеют практическое применение. Например, без понимания природы сверхпроводников, невозможно было бы сконструировать томограф.