Thượng tướng Nguyễn Chí Vịnh sinh 15-5-1957, quê ở xã Quảng Thắng, huyện Quảng Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế.
Trưởng thành qua nhiều cương vị công tác trong ngành tình báo quốc phòng, tháng 11-1999, ông được bổ nhiệm giữ chức vụ Phó Tổng cục trưởng Tổng cục Tình báo Quốc phòng khi mang quân hàm Đại tá.
Tháng 6-2000, ông được bổ nhiệm giữ chức vụ Tổng cục trưởng Tổng cục Tình báo Quốc phòng.
Tháng 2-2002, ông được thăng quân hàm Thiếu tướng.
Đến tháng 12-2004, ông được thăng quân hàm Trung tướng.
Tháng 3-2009, Trung tướng Nguyễn Chí Vịnh được bổ nhiệm giữ chức vụ Thứ trưởng Bộ Quốc phòng kiêm Tổng cục trưởng Tổng cục Tình báo Quốc phòng.
Tháng 10-2009, ông bảo vệ thành công Luận án Tiến sĩ chuyên ngành Luật.
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.
Từ năm 2009, ông làm Thứ trưởng Quốc phòng đến khi thôi giữ chức vụ này vào tháng 6-2021 và nghỉ hưu 6 tháng sau đó.
Tháng 12-2011, ông được thăng quân hàm Thượng tướng.
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.