Родился 18 сентября 1918 года в селе Тепловка ныне Вольского района Саратовской области в семье крестьянина. Русский. Жил с семьёй в городе Вольске, потом переехал в Москву. Окончил 7 классов и школу ФЗУ при Московском мясокомбинате. Потом работал на мясокомбинате и одновременно учился в аэроклубе. В РККА с 1938 года. Окончил 2-ю Борисоглебскую военную авиационную школу лётчиков имени В.П.Чкалова в 1938 году. Участник советско-финляндской войны 1939-1940 годов. Совершил 47 боевых вылетов, сбил 4 финских самолёта, за что награждён орденом Красной Звезды.
В боях Великой Отечественной войны с июня 1941 года. Заместитель командира эскадрильи 177-го истребительного авиационного полка (6-й истребительный авиационный корпус, Московская зона ПВО) кандидат в члены ВКП(б) младший лейтенант Талалихин В.В. ночью 6 августа 1941 года вылетел по тревоге на истребителе И-16 для отражения налёта вражеской авиации на Москву. В районе деревень Добрыниха и Щеглятьево Московской области на высоте 4800 м он обнаружил He-111 лейтенанта И.Ташнера из 7/KG26. Талалихин решительно пошёл на сближение. Расстояние между истребителем и вражеским бомбардировщиком быстро сокращалось. Виктор, продолжая сближаться, доворачивает свой самолёт, ловя “хейнкель” в прицел. Когда расстояние сократилось на столько, что бомбардировщик оказался в центре прицела, он открыл огонь. Но противник оказался опытным. Он резко изменил курс и сделал попытку оторваться. Талалихин сделал разворот и снова дал очередь. “Хейнкель” опять искусно увернулся, увеличил скорость, изменил курс и пошёл на снижение. Талалихин догнал противника и очередью из пулемёта поразил правый мотор бомбардировщика. Однако тот продолжал полёт. Талалихин продолжал вести огонь пока не кончились патроны. Стрелки “хейнкеля” вели ответный огонь. Чтобы не упустить врага, Талалихин принимает решение таранить. Он пошёл на сближение. В это время одна из вражеских очередей ранила его в руку, но Виктор не свернул. Подойдя вплотную к хвосту “хейнкеля”, он винтом нанёс по нему удар. “Хейнкель” камнем пошёл вниз. Талалихин покинул повреждённый истребитель и приземлился на парашюте. Произошло это в 23.28. 8 августа 1941 года “за образцовое выполнение боевых заданий командования на фронте борьбы с германским фашизмом и проявленные при этом отвагу и геройство” ему присвоено звание Героя Советского Союза.
27 октября 1941 года вылетел во главе шестёрки истребителей на прикрытие наземных войск в районе города Подольска Московской области. Возле деревни Каменки Талалихин повёл группу на штурмовку позиций противника. В это время из-за облаков на наши самолёты обрушились 6 вражеских истребителей Me-109. Завязался воздушный бой. Талалихин первым атаковал и сбил один “мессершмитт”, но тут же был атакован тремя истребителями противника. Ведя неравный бой, он подбил ещё одного врага, но в это время рядом разорвался вражеский снаряд. Самолёт Талалихина вздрогнул и штопором пошёл вниз.
Всего во время войны сбил лично 6 и в группе 1 самолёт противника. Награждён орденами Ленина, Красного знамени и Красной Звезды. Похоронен в Москве на Новодевичьем кладбище. В 1948 году навечно зачислен в списки 1-й эскадрильи 177-го истребительного авиационного полка. В Подольске установлен памятник, в Москве – бюст Героя. На месте ночного тарана у обочины Варшавского шоссе недалеко от Подольска установлен гранитный обелиск. Его именем были названы улицы в Калининграде (обл.), Волгограде, Борисоглебске Воронежской области и других городах, морское судно, ГПТУ №100 в Москве, ряд школ и пионерских дружин.