Виталий родился 21 ноября 1931 года в Керчи. Его отец, Дмитрий Стародубцев, бывший краснофлотец, советский активист и местный уполномоченный по раскулачиванию, был расстрелян в 1937 году. Мать, Александра Семёновна, вторично выйдя замуж, позволила новому мужу усыновить Виталия, и тем дала ему новое отчество и фамилию. С 1942 года он стал Виталием Александровичем Винокуровым.