Виталий Семенович Доев родился 9 декабря 1937 г. Закончил в 1958 г. техникум железнодорожного транспорта по специальности «техник-механик паровозного хозяйства». В 1956–1961 гг. учился в Ленинградском институте инженеров железнодорожного транспорта (ныне Петербургский государственный университет путей сообщения) по специальности «инженер-механик тепловозного хозяйства».Работал на Ленинградском тепловозостроительном заводе в отделе главного конструктора, а затем в Институте электромеханики.
С 1966 г. по настоящее время В. С. Доев работает доцентом на кафедре теоретической механики Петербургского государственного университета путей сообщения.
Область научных интересов: теоретическая механика, теория матриц и матричные методы составления и решения систем дифференциальных уравнений, теория колебаний дискретных и континуальных систем, устойчивость движения, теория оптимального управления.
Является автором около 150 научных и учебных работ, в том числе книги «Сборник заданий по теоретической механике на базе Mathcad», написанной в соавторстве с Ф. А. Дорониным и выпущенной издательством «Лань» в 2010 г.