Виталий родился в Черкассах, азы футбола познавал в ДЮФШ «Динамо» имени Валерия Лобановского. За «Динамо» U19 дебютировал еще до выпуска из Академии – 29 мая 2016-го, в день своего 17-летия, в поединке с «Ильичевцем». А чуть больше чем через год, 20 августа 2017-го, провел уже первый матч в основном составе «бело-синих», выйдя на замену на 7-й минуте домашнего матча с каменской «Сталью».

За четыре года, проведенные в основном составе «Динамо», Виталий стал незаменимым исполнителем на левом фланге обороны, при надобности закрывая и позицию центрального защитника. В общей сложности во всех турнирах Миколенко провел за «Динамо» 132 матча, в которых забил 7 мячей.

За это время футболист стал чемпионом Украины в 2021-м, дважды обладателем Кубка (в 2020-м и 2021-м) и трижды Суперкубка (в 2018-м, 2019-м и 2020-м) страны. Дважды, в 2019-м и 2020-м, защитник становился обладателем индивидуальной премии «Золотой талант Украины».