L’antichità della fondazione di questa chiesa sembra suggerita dalla scelta stessa di dedicare l’edificio a San Vitale. L’omonima basilica bizantina a Ravenna venne infatti eretta tra il 620 e il 650 d.C., periodo che pertanto può essere considerato plausibile anche per la costruzione della chiesa di Megliadino.
L’attuale edificio è frutto dei numerosi interventi di rifacimento e ampliamento effettuati in particolare nel corso del Seicento e dell’Otto- Novecento.