Theo hồ sơ lý lịch, Thượng tướng Nguyễn Chí Vịnh sinh ngày 15.5.1957, quê tỉnh Thừa Thiên Huế;
Ông là PGS.TS chuyên ngành quan hệ quốc tế; Ủy viên Trung ương Đảng khóa 11 và 12. Ông từng làm Phó Tổng Cục trưởng rồi Tổng Cục trưởng Tình báo quốc phòng (Tổng cục II), Bộ Quốc phòng.
Trưởng thành qua nhiều cương vị công tác trong ngành tình báo quốc phòng, năm 1998, ông được bổ nhiệm giữ chức vụ Phó Tổng Cục trưởng Tổng cục Tình báo Quốc phòng khi mang quân hàm đại tá. Năm 1999, ông được phong quân hàm Thiếu tướng.
Năm 2002, ông được bổ nhiệm giữ chức Tổng cục trưởng Tổng cục II, Bộ Quốc phòng. Ông được phong quân hàm Trung tướng năm 2004.
Năm 2009, ông được bổ nhiệm giữ chức vụ Thứ trưởng Bộ Quốc phòng kiêm Tổng Cục trưởng Tổng cục Tình báo Quốc phòng.
Từ cuối năm 2009, ông thôi kiêm nhiệm chức vụ Tổng Cục trưởng Tổng cục Tình báo Quốc phòng để toàn tâm, toàn ý thực hiện trọng trách Thứ trưởng Bộ Quốc phòng phụ trách đối ngoại.
Tại Đại hội Đại biểu toàn quốc lần thứ XI của Đảng tháng 1.2011, Thứ trưởng Bộ Quốc phòng Nguyễn Chí Vịnh được bầu vào Ban Chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam.
Tháng 12.2011, Thứ trưởng Bộ Quốc phòng được thăng quân hàm Thượng tướng.
Tháng 1.2016, tại Đại hội Đại biểu toàn quốc lần thứ XII của Đảng, Thượng tướng Nguyễn Chí Vịnh tái đắc cử ủy viên Ban Chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam khóa XII.
Tháng 4.2016, ông được Bộ Chính trị chỉ định tham gia Thường vụ Quân ủy Trung ương.
Ngày 20.2.2017, Thủ tướng Chính phủ đã bổ nhiệm lại Thượng tướng Nguyễn Chí Vịnh giữ chức vụ Thứ trưởng Bộ Quốc phòng.
Tháng 12.2021, Thượng tướng Nguyễn Chí Vịnh được nghỉ công tác sau khi đã hoàn thành mọi nhiệm vụ chức trách của một người quân nhân đã cống hiến hết mình cho quân đội, cho đất nước.
Ghi nhận công lao đóng góp của Thượng tướng Nguyễn Chí Vịnh, Đảng và Nhà nước đã trao tặng cho ông nhiều phần thưởng cao quý: Huân chương Quân công hạng nhất, nhì, ba; Huân chương Chiến công hạng nhất, nhì, ba; Huân chương Độc lập hạng nhất; Huy hiệu 40 năm tuổi Đảng...
