Виталий Атюшов родился 4 июля 1979 года в Пензе. Профессиональную карьеру хоккеиста начал в 1996 и завершил в 2020 году. За свои двадцать четыре сезона выступал в соревнованиях Суперлиги, ВХЛ и КХЛ. Девять сезонов провел за магнитогорский «Металлург», в котором три года был капитаном команды. Также в КХЛ выступал за «Трактор», «Салават Юлаев», «Атлант», «Амур» и «Нефтехимик».

За сборную России провел 43 матча на пяти чемпионатах мира. Становился Чемпионом мира (2009 г.), вице-чемпионом (2010 г.) и обладателем бронзовой медали (2007 г.).

Тренерскую карьеру начал в 2021 году в новосибирской “Сибири”, где и проработал в должности помощника Андрея Мартемьянова до конца прошлого сезона.