Родился 25 ноября 1921 года в городе Орск, ныне — Оренбургской области, в семье служащего. Русский. Окончил 10 классов и аэроклуб.

Призван в армию Орским райвоенкоматом в 1940 году. В 1941 году окончил военную авиационную школу пилотов в городе Чкалов (ныне — Оренбург).

В действующей армии с мая 1943 года. Сражался на пикирующем бомбардировщике Пе-2 в 24-м бомбардировочном авиационном полку на Центральном, Белорусском и 1-м Белорусском фронтах.

Первый боевой вылет совершил 10 июля 1943 года, успешно отбомбившись по вражеской технике. Уже через два месяца за боевые заслуги был награждён орденом Красной Звезды.

Участвовал в Курской битве (5 июля – 23 августа 1943 года), Черниговско-Припятской (26 августа – 30 сентября 1943 года), Гомельско-Речицкой (10 – 30 ноября 1943 года), Калинковичско-Мозырской (8 января – 30 января 1944 года) наступательных операциях, Белорусской стратегической наступательной операции, в том числе Бобруйской (24 – 29 июня 1944 года) и Минской (29 июня – 4 июля 1944 года) наступательных операциях, в освобождении Польши в ходе Варшавско-Познанской (14 января – 3 февраля 1945 года) и Восточно-Померанской (10 февраля – 4 апреля года) стратегической наступательных операциях.

Отличился в Восточно-Померанской операции.

К марту 1945 года совершил 74 боевых вылета на бомбардировку стратегических военных объектов, оборонительных позиций, скоплений живой силы и техники противника. 11 марта 1945 года во время бомбардировки опорного пункта противника в районе города Альтдамм его самолёт был подбит над целью. Пилотировавший самолёт В. А. Сорокин был тяжело ранен, но сумел посадить повреждённую машину на свой аэродром.

Указом Президиума Верховного Совета СССР от 15 мая 1946 года за отвагу и геройство, проявленные в боях с немецкими захватчиками в Великой Отечественной войне лейтенанту Сорокину Виталию Андреевичу присвоено звание Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали «Золотая Звезда».

После длительного лечения старший лейтенант В. А. Сорокин с 1946 года — в отставке. Жил в Орске. В 1957 году окончил Орский нефтяной техникум. Работал заместителем директора нефтеперерабатывающего завода.

Умер 14 ноября 1985 года. Похоронен на Первомайском кладбище города Орск.

В городе Орске имеются улица и бульвар Сорокина, названные в честь Героя. В Орске на школе №10, в которой учился В. А. Сорокин,  размещена мемориальная доска. На Аллее Героев в Орске установлен бюст В. А. Сорокина.

Награждён орденами Ленина (15.05.1946), Красного Знамени (1944), Отечественной войны 1-й степени (11.03.1985), Красной Звезды (2.08.1943), «Знак Почёта», медалями.

Почётный гражданин Орска (1981).

Тов. Сорокин, как командир авиазвена, является отличным мастером своего дела,  хорошо владеющим самолётовождением и техникой пилотирования в любых метеоусловиях и на любых высотах.

За время участия в Отечественной войне против германского фашизма т. Сорокин совершил 74 успешных боевых вылета на уничтожение различной боевой техники и живой силы противника, из них 22 успешных боевых вылета с пикированием.

После получения последней правительственной награды т. Сорокин совершил 9 успешных боевых вылетов.

Как командир звена в каждом боевом вылете показывает образцы высокой культуры и мужества в вождении звена и точных бомбовых ударах  по сооружениям и опорным пунктам противника. Своё делю любит и отлично знает, летает в любых условиях, тактически грамотно и умело принимает решения в в трудно сложившейся воздушной обстановке. Звено всегда водит смело и точно выходит на заданную цель. Учитывая и принимая во внимание все противодействия со стороны противника.

В бою смел и решителен, свои боевые качества умело сочетает со всеми неожиданностями, постигшими при выполнении боевого задания. В выполнении боевых заданий и приказов пунктуален и решителен. Много работает над повышением знаний своих подчинённых, путём организации и проведения лекций и занятий в свободное от боевой работы время.

11 марта 1945 года водил своё звено в составе 6 самолётов Пе-2 бомбардировать с высоты 1600 метров опорный пункт противника г. Альтдамм. Пункт прикрывался большим количеством зенитной артиллерии и малокалиберной зенитной артиллерии противника.
При подкоде к цели группа была встречена большим количеством  зенитного огня разного калибра. При первом же залпе разрывом снаряда крупного калибра был тяжело ранен лейтенант Сорокин. Крупным осколком снаряда ему оторвало кисть правой руки, пробило бедро правой ноги и раздробило правое плечо. Также был разбит прибор скорости и нанесено 12 повреждений самолёту.

Благодаря исключительной силе воле, мужеству и любви к Родине, т. Сорокин, истекая кровью, всё же напряг все свои силы, продолжал следовать за строем группы до момента сбрасывания бомб. После сбрасывания бомб на заданную цель лейтенанту Сорокину в управлении машиной помогал его штурман младший лейтенант Легков.

Стараясь спасти дорогостоющую материальную часть и жизнь своему экипажу, лейтенант Сорокин, истекая кровью и в силу большой потери крови теряя сознание, всё же продолжал бороться со смертью, он, не отставая от группы, без прибора скорости, следовал к своему аэродрому, но в силу ослабевания на одном уровне со строем держаться уже не мог и на подступах к аэродрому отстал от строя и шёл с принижением.

Подойдя к своему аэродрому, он снова принял от своего штурмана полностью управление на себя и, поддерживая штурвал локтевой частью руки, благополучно произвёл посадку на своём аэродроме, тем самым спас самолёт и жизнь своему экипажу.

В результате меткого бомбометания в этом вылете было уничтожено 2 орудия, 1 тягач, разрушено 8 зданий, уничтожено много живой силы противника, подтверждение чего служит фотофильм  № 56-91.

За отличное выполнение боевых заданий командования в борьбе с германским фашизмом, проявленные при этом доблесть и мужество, за проявленный героизм в деле спасения дорогостоящей материальной части - самолёта Пе-2 и экипажа, будучи тяжело раненным, потеряв кисть руки с тяжело раненной правой ногой, тов. Сорокин   заслуживает  высокого звания Героя Советского Союза.

Командир 24-го бомбардировочного авиационного Орловского Краснознамённого полка
подполковник Соколов
14 марта 1945 года.

Из книги А.К.Фёдорова «В небе пикировщики!»

Беспримерное мужество и самообладание проявил командир звена лейтенант Виталий Сорокин. Девятка самолетов следовала на опорный пункт Альтдамм, со всех сторон прикрытый плотным огнем зенитной артиллерии.
Маневрируя небольшими отворотами по курсу, самолеты оказались в сплошных разрывах. Снаряды рвались так близко, что можно было отчетливо видеть вспышки и угадывать момент, когда осколки зловеще забарабанят по крылу и фюзеляжу самолета.
Батареи уже не выпускали «Петляковых» из своих огненных лап. Багровый шар взвился перед самолетом Виталия Сорокина, и тут же из подбитой машины вырвался клуб черного дыма. Самолет сильно тряхнуло, летчик на мгновение потерял управление... Бросившись к товарищу, штурман Николай Легков с трудом удерживал самолет в горизонтальном полете.
Лейтенант Сорокин, припав на ремни, продолжал держать ноги на педалях. У командира экипажа прямым  попаданием снаряда были оторваны четыре пальца правой руки, повреждено бедро, осколки пронзили плечо и шею. В кабине разбита приборная доска, вышли из строя указатель скорости и высоты, перестал работать компас...
Но даже в этой невероятно тяжелой обстановке среди членов экипажа не было растерянности. Истекающий кровью пилот Виталий Сорокин с помощью штурмана Николая Легкова продолжал вести боевую машину к цели.
Радио донесло на КП: «Иду на цель. Сорокин». А через три минуты снова донесение: «Цель поражена!»
Сорок минут израненный летчик вел машину обратным курсом. О случившемся в воздухе знали на аэродроме. Все волновались и с нетерпением ожидали появления «голубой пятерки».
Механик, моторист, оружейник из экипажа «пятерки» неотлучно находились у санитарной машины, держа наготове инструментальную сумку, то и дело вглядывались в сумрачное небо и поочередно навещали автомашину с аэродромной рацией в надежде услышать от стрелка-радиста последние данные о местонахождении самолета и самочувствии командира звена Виталия Сорокина.
Не ушли с аэродрома и только что вернувшиеся с задания экипажи. Их волновала судьба товарищей. Собравшись возле КП, они обменивались мнениями, рассказывали о твердом «альтдаммском орешке», куда гитлеровцы стянули зенитки чуть ли не со всей округи. Горячие разговоры прервал нарастающий гул моторов самолета.
Вот наконец появился «Петляков» на высоте 500 метров. Он проходит через центр аэродрома Шнейдемюль и, построив «коробочку» для расчета, идет на посадку. Разворот, второй, третий. Выйдя после четвертого на прямую, «голубая пятерка» приблизилась к посадочному знаку «Т». Самолет чуть ударился колесами о землю, взмыл, сделал, как говорят летчики, высокого «козла» и приземлился в самом конце аэродрома. Моторы сразу же были выключены. Все бросились к самолету.
Вот откинут фонарь пилотской кабины. Штурман и стрелок-радист машут руками, зовут на помощь. Однополчане со всех сторон обступили самолет. Они бережно выносят Виталия из кабины.
Его лицо бело как полотно, глаза прикрыты густыми ресницами, из-под шлемофона выбились светлые волосы,  лицо в сгустках крови, комбинезон изодран касательными ударами осколков.
Люди положили раненого в санитарную машину и еще долго продолжали молча стоять у самолета...
Штурман Николай Легков последним покинул кабину и тяжело зашагал, поддерживаемый товарищами, к автомашине командира полка.
Боевые друзья с болью в сердце смотрели на удаляющуюся санитарную машину, на весь изрешеченный от хвоста до кабины самолет, на залитую кровью пилотскую кабину, искореженную и разбитую вдребезги приборную доску, и каждый из них, наверное, думал: «Вот какой он, ресурс сердца настоящего патриота».

Кроме приведенных источников, при подготовке биографии использованы материалы сайта Орского нефтяного техникума.