С 1942 года — на фронтах Великой Отечественной войны. Участвовал в боях на Калининском, Степном, 1-м и 4-м Украинском фронтах. За время боёв четырежды был ранен. Летом 1943 года участвовал в Белгородско-Харьковской операции, освобождении Харькова. Тогда же стал снайпером. Впоследствии участвовал в освобождении Украины, Житомирско-Бердичевской, Проскуровско-Черновицкой, Львовско-Сандомирской операциях, освобождении Польши, Карпатско-Дуклинской, Ясло-Горлицкой операциях. Во время последней в составе своей дивизии форсировал Вислу. К 1945 году старшина Виталий Безголосов был снайпером роты автоматчиков 227-го стрелкового полка 183-й стрелковой дивизии 38-й армии 4-го Украинского фронта.