После окончания в 1964 году ДСХИ работал агрономом, главным агрономом, а через 5 лет был избран председателем колхоза им. В.И. Ленина Аксайского района Ростовской области. 

В 1976 году защитил диссертацию на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук, в 1991 г. – доктора сельскохозяйственных наук.

В 1978 году назначен директором Донского зонального НИИ сельского хозяйства, которым руководил 30 лет. 

В 1993 году избран действительным членом (академиком) Российской академии сельскохозяйственных наук, в 2013 году - академиком Российской академии наук.

Виталий Петрович Ермоленко лично и в соавторстве опубликовал более 230 научных работ, из них 4 монографии и 4 книги, получил 23 авторских свидетельства и 2 патента на изобретение. 

Труд Виталия Петровича Ермоленко отмечен многими государственными наградами: орденами – «Трудового Красного Знамени», «Знак Почета», медалями – «За доблестный труд», «За трудовую доблесть», медалями ВДНХ СССР, знаком «За заслуги в изобретательстве».