Vialli rozpoczął swoją karierę w Cremonese, klubie z jego rodzinnego miasta, a następnie występował w Serie A w Sampdorii i Juventusie. Piłkarską karierę zakończył w Chelsea Londyn.
W 59 występach dla Włoch zdobył 16 bramek i znalazł się w reprezentacji na mistrzostwach świata w 1986 i 1990 roku.
Po zakończeniu kariery był szkoleniowcem Chelsea Londyn i Watfordu.
W ostatnich tygodniach ogłoszono, że Vialli rezygnuje z roli szefa delegacji reprezentacji Włoch, aby skupić się na leczeniu raka trzustki.
Vialli miał nadzieję, że będzie mógł powrócić do pracy w drużynie narodowej.
Były piłkarz ogłosił, że przeszedł radioterapię i chemioterapię w listopadzie 2018 roku, po zdiagnozowaniu raka rok wcześniej. W kwietniu 2020 roku informował o sukcesie w walce z chorobą, ale pod koniec 2021 roku przekazał, że nowotwór powrócił.
14 grudnia Vialli informował, że skupi się na walce z chorobą.
Miał 58 lat.
