Родителей Виталии зовут Виктория и Анатолий (работник ООН). У неё также есть младший брат Сергей (занимается в хоккейной секции).
В 5 лет была приведена родителями в теннис. В 11 лет переехала в Москву.
Склонна к получению травм (в середине 2000х пропустила два года соревнований из-за травмы плеча; а также периодически получала из позже — из-за последней пропустила несколько месяцев в 2009—2010 годах).
Владеет русским, английским языками.
Одним из своих теннисных кумиров называет Серену Уильямс.
Февраль 2009 года дебют на соревнованиях WTA — пройдя квалификацию удалось дойти до второго круга турнира в Паттайе. Там же в парном турнире дошла до финала.
Май — дебют на взрослом турнире Большого Шлема и первая победа над игроком Top100 — в первом круге Роллан Гарроса была переиграла Матильда Юханссон. Там же состоялся первый матч с первой ракеткой мира — Виталия смогла взять 2 гейма.
Август — новое личное достижение — в первом круге квалификации Нью-Хейвена переиграна 52-я ракетка мира Андреа Петкович.
Сентябрь — второй финал парного турнира WTA и второй поражение. Обидчицами в Ташкенте выступил белорусский дуэт Говорцова / Пучек.
В конце сезона, на турнире в Минске, Виталия получает относительно серьёзную травму, из-за которой не играет до февраля-2010.
Вернувшись, она никак не могла добиться результатов в одиночном разряде, одерживая считанные победы, зато через турнир выдавала показывать неплохие результаты в паре — Виталия трижды добиралась до финала соревнований, пограничного статуса между турнирами ITF и WTA.
Определённый перелом наметился в августе — обыграв в первом круге полудомашнего 50-тысячника в Казани Ксению Первак Дьяченко в дальнейшем добралась до финала турнира.
До конца сезона удалось одержать несколько локальных побед в рамках соревнований ITF, что позволило сохранить место в Top200. В паре Виталия выигрывает пару турниров этой же организации, благодаря чему 1 ноября поднимается на лучшую в своей карьере позицию в парном рейтинге — Дьяченко становится 65-й.
Редкие выступления в первой половине сезона-2011 не позволяли набрать нужную спортивную форму. Ближе к лету всё стало постепенно менятся к лучшему: Виталия сначала доходит до финала отбора на Roland Garros, а затем пробивается в основную сетку Уимблдона, где лишь в трёх сетах уступает 23-й ракетке мира Даниэле Гантуховой.
Успехи продолжаются затем и на хардовой серии: Дьяченко сначала доходит до полуфинала турнира в британском Уокинге, а затем выигрывает 100-тысячник в Астане, переиграв в финале 91-ю ракетку мира Акгуль Аманмурадову. Подготовка к US Open завершается на домашнем турнире в Казани, где Дьяченко доходит до полуфинала, но вынуждена сняться с турнира из-за очередных проблем со здоровьем.
Проблемы на турнире в Татарстане никак не сказываются на первенстве США — россиянка не без проблем, но проходит (впервые в своей карьере) отбор на местном турнире Большого шлема и выходит в основу, где в равной борьбе уступает китаянке Чжэн Цзе.
Парный год был более успешен: во время грунтовой серии россиянка, выступая с разными партнёршами, отмечается в полуфиналах турниров WTA в Марбелье и Штутгарте. Позже, уже во время хардовой серии был выигран и в парном разряде уже упоминавшийся выше турнир в Астане. Затем Виталия доходит до финала 50-тысячника в Казани, но отказывается от возможности побороться за титул, после снятия в полуфинале одиночки.
На US Open Дьяченко, вместе с украинкой Ольгой Савчук, преодолевает круг, уступая во втором раунде сильной паре Саня Мирза / Веснина.
Завершающий отрезок сезона россиянка начала на турнире в Узбекистане, где с пятой попытки смогла выиграть свой первый турнир WTA. Далее Виталия дошла до четвертьфинала на 75-тысячнике в Шрусбери и прошла отбор на турнире WTA в Линце. В конце октября Дьяченко, в паре с Еленой Весниной, уверенно двигалась по сетке на Кубке Кремля, но неудачно потянувщись за мячом в матче 1/4 финала порвала мениск и вынуждена была сняться с игры. Позднее была сделана операция.