1979 ging Vitali als Verwaltungsdirektor der Städtischen Bühnen nach Frankfurt am Main und betreute dort neben Oper und Ballett auch das Schauspiel und die Kammerspiele. Von 1985 bis 1993 war Vitali in Frankfurt Geschäftsführer und erster Direktor der neu eröffneten Kunsthalle Schirn, mit der auch die Leitung des Künstlerhauses Mousonturm und des Theaters am Turm verbunden war. Er kuratierte wegweisende, aber auch beim Publikum erfolgreiche Ausstellungen. Seine mit Erika Billeter und Denis Bablet realisierte Eröffnungsausstellung Die Maler und das Theater im 20. Jahrhundert breitete das Thema mit 1000 Ausstellungsstücken enzyklopädisch aus. Seine 1990 gezeigte Kandinsky-Retrospektive zählte annähernd 200.000 Besucher. 1991 zählte die Kunsthalle Schirn bereits über 411.000 Besucher.[4] Die Ausstellung Die große Utopie – Russische Kunst 1915–1932 fand auch in der Presse eine bemerkenswerte Resonanz.[5] 1992 zeigte er in der Schirn Marc Chagall: die russischen Jahre, 1906–1922 mit sieben Wandgemälden, die Marc Chagall 1920 für das Jüdische Theater in Moskau gemalt hatte und die lange vernachlässigt in einem Depot lagerten. Für die Ausstellung wurden die Gemälde aufwändig restauriert.
„Ausstellungen einzurichten, ist die schönste Aufgabe: enthusiastisch kann man sich immer wieder neuen Themen hingeben wie einer Frau: aber nicht einer, sondern man kann polygam sein.“
1994 wechselte Vitali als Direktor an das Haus der Kunst in München. Nach einer mehrjährigen Umbauphase eröffnete er im Mai 1994 mit der Ausstellung Elan Vital oder Das Auge des Eros mit Arbeiten von Kandinsky, Arp und Klee und sorgte auch in der Folge für das Ansehen des Hauses.[7] Mit der Ausstellung Barocke Sammellust verabschiedete sich Vitali von München und wurde im April 2004 Direktor der Fondation Beyeler in Riehen bei Basel. 2008 war er als Nachfolger des gekündigten Wenzel Jacob Interims-Direktor der Kunst- und Ausstellungshalle der Bundesrepublik Deutschland in Bonn.
Vitali war verheiratet und Vater von drei erwachsenen Kindern.
Franz Kotteder: Kunst-Events mit Elan. Der Kurator und Museumsdirektor Christoph Vitali ist gestorben. In: Süddeutsche Zeitung, 30. Dezember 2019, S. 10 (Nachruf).
