انتُخب البابا فيتاليان في ٣٠ يوليو سنة ٦٥٧ بعد وفاة البابا يوجين الأول في الشهر السابق؛ يشير ذلك إلى أن مجلس الإكليروس في روما اختار فيتاليان ليتولى بابوية الكنيسة الرومانية الكاثوليكية عقب فراغ المقعد البابوي نتيجة وفاة يوجين الأول، وهو إجراء اعتيادي يتضمن انتخاب شخصية دينية لتولي مهام رئاسة الكنيسة وإدارة شؤون الرعية والعلاقات مع السلطات المدنية والكنائس الأخرى وفق تقاليد ذلك العصر.
سبحان الله