Віталій народився 6 червня 1995 року у селі Тирлова Балка на Кіровоградщині. Закінчив Кропивницьке професійне училище, де опанував фах електрогазозварника. Любив майструвати і ремонтувати: міг полагодити техніку, сантехніку, скласти грубку.
У 2016 році він підписав контракт зі Збройними силами України та став командиром безпілотних авіаційних комплексів у 34-му мотопіхотному батальйоні 57-ї окремої мотопіхотної бригади. Спочатку служив у селищі Чаплинка на Херсонщині – там познайомився з майбутньою дружиною Анною.
Віталій мріяв закінчити ремонт у будинку, заснувати фірму з ремонту техніки або стати далекобійником. Однак загинув за тиждень до завершення контракту. Його синові Богдану тоді було півтора року.
«Він написав мені повідомлення: «Я йду на завдання, кицюню. Телефон не беру, коли прийду, я тебе наберу. Не переживай, все добре». Мені зателефонували в день його смерті і сказали, що чоловік героїчно загинув. Це було о 16-й годині», – розповіла дружина.
Віталія Молозовенка поховали у селі Тирлова Балка.
Посмертно бійця нагородили орденом «За мужність» III ступеня.
На фасаді школи у Кіровоградській області встановили меморіальну дошку на його честь.
