Vũ Đại Thắng sinh ngày 4 tháng 10 năm 1975 tại Hà Nội.[3]

Ông có bằng Thạc sỹ kinh tế tại Đại học Waseda, Nhật Bản.

Ông từng học Đại học Ngoại Thương khóa 31, Đại học Luật và Đại học ngoại ngữ.

Ông từng giữ chức vụ Vụ trưởng Vụ Quản lý các khu kinh tế, Bộ Kế hoạch và Đầu tư Việt Nam.

Ngày 8 tháng 4 năm 2014, Hội đồng nhân dân tỉnh Hà Nam khóa 17 họp kì họp bất thường bầu Vũ Đại Thắng, Vụ trưởng Vụ Quản lý các khu kinh tế, Bộ Kế hoạch và Đầu tư, giữ chức vụ Phó Chủ tịch Ủy ban nhân dân tỉnh Hà Nam khóa 17 nhiệm kì 2011-2016 với tỉ lệ 100% đại biểu đồng ý. Vũ Đại Thắng là một trong 44 cán bộ trung ương được Bộ Chính trị Ban Chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam và Ban Bí thư Ban Chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam luân chuyển về địa phương công tác vào đợt 1 năm 2014.[4]

Ngày 26 tháng 01 năm 2016, Vũ Đại Thắng là một trong 20 người được bầu làm Ủy viên Dự khuyết Ban Chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam khóa XII nhiệm kì 2015-2020.[5]

Ngày 12 tháng 3 năm 2018, Vũ Đại Thắng được Thủ tướng Nguyễn Xuân Phúc bổ nhiệm giữ chức vụ Ủy viên Ban Cán sự Đảng, Thứ trưởng Bộ Kế hoạch và Đầu tư Việt Nam (Quyết định 288/QĐ-TTg).[6][7]

Ngày 22 tháng 7 năm 2020, ông được Bộ Chính trị điều động, phân công, chỉ định tham gia Ban chấp hành, Ban Thường vụ, giữ chức Bí thư Tỉnh ủy Quảng Bình (nhiệm kỳ 2015 - 2020).[2]