Radio 2 jockey och tidigare Newsnight ankar kommer att åtföljas av Radio 1 Newsbeat presenter Tina Daheley när programmet återvänder i september.
De kommer att ersätta Kirsty Young, Matthew Amroliwala och Martin Bayfield, som alla har lämnat showen.
Programmet kommer att visas i en ny regelbunden veckoslot, med varje avsnitt sänds live från en "mobil incident studio" nära platsen för ett brott.
Förändringarna faktureras som en omvälvning för showen, som har varit tilltalande för tittarnas information om olösta brott sedan den första episoden sändes 1984.
Den första fyraveckorsserien inleds i början av september, följt av ytterligare ett avsnitt i början av 2017.
Sophie Raworth och Jason Mohammad var med och presenterade episoder tidigare i år, men de kommer nu att bana väg för Vine och Daheley.
Crimewatch chefredaktör Joe Mather sade Vine hade "den perfekta blandningen av seriös journalistik tillsammans med äkta empati mot offren för brott och deras familjer".
Åskådarna känner också till Vine från shower inklusive Points of View, The Politics Show, Panorama och Eggheads, plus som kungen av swingometern i BBC: s valbevakning och från hans stint på Strictly Come Dancing.
Han sade: " Jag växte upp när jag tittade på Crimewatch. Det är ett av de mest kraftfulla program som BBC någonsin har sänt, med makten att förändra och rädda liv, och naturligtvis att lösa brott."
Daheley tillade: " Jag känner mig mycket privilegierad att gå med i ett program som har gjort det möjligt för vanliga tittare att hjälpa till att ställa brottslingar inför rätta och göra våra samhällen säkrare.
"Unga människor lider ofta mest av brott, så jag är särskilt angelägen om att använda min journalistiska kompetens och erfarenhet engagera unga publik på Radio 1 för att se till att de känner sig en del av den nya-look showen."
Följ oss på Twitter @BBCNewsEnts, på Instagram, eller e-post underhållning.news@bbc.co.uk.
Broadcaster Jeremy Vine ska bli en av de nya värdarna för BBC One's Crimewatch.