Vittorio Ghielmi wurde in Mailand geboren und machte schon in jungen Jahren durch seine tiefgehenden musikalischen Interpretationen und seine neue Art des Gambenspiels auf sich aufmerksam. 1995 gewann er den internationalen Romano-Romanini-Preis in Brescia, zwei Jahre später den Erwin Bodky Award in Cambridge/Massachusetts als bester Jungmusiker.
Als Gambensolist wie auch als Dirigent hat er Konzerte in den angesehensten Konzertsälen der Welt gegeben und wurde von vielen großen Orchestern (Los Angeles Philharmonic Orchestra in der Bowl Hall, Hollywood, London Philharmonia, Concertverein Wien, Il Giardino Armonico, Freiburger Barockorchester, u.a.), als Solist begleitet und ist mit seinem Bruder, Lorenzo Ghielmi, sowie mit dem Lautisten Luca Pianca im Duo auf der Konzertbühne gestanden. Er spielte zusammen mit Gustav Leonhardt, Cecilia Bartoli, András Schiff und Mario Brunello und hat eine Reihe von Einspielungen vorgelegt.
Er ist Autor eines weithin bekannten Methodenlehrbuchs für das Gambenspiel und hat zahlreiche, bisher unveröffentlichte Seiten und Studien zur Alten Musik veröffentlicht.
Als Inhaber des Lehrstuhls für Viola da Gamba an der Universität Mozarteum Salzburg gibt Vittorio Ghielmi Meisterklassen und Vorlesungen an Universitäten und Konservatorien auf der ganzen Welt.