В.Б. Цхай закончил Красноярский государственный медицинский институт в 1980 году. До 1989 года работал в практическом здравоохранении врачом акушером-гинекологом. В 1981-1983 гг. - врач акушер-гинеколог, главный районный специалист Козульской ЦРБ. В 1983-1989 гг. врач акушер-гинеколог, заведующий гинекологическим отделением, заведующий акушерско-гинекологического объединения Дивногорской ЦГБ.
С 1989 до 1992 года обучался в очной аспирантуре на кафедре акушерства и гинекологии лечебного факультета КГМИ. Считает себя учеником профессоров Ильи Исааковича Усоскина и Николая Александровича Волкова.
В 1992 году защитил кандидатскую диссертацию на тему: Ультразвуковая диагностика особенностей перинатального развития плода в различных климато-географических условиях Восточной Сибири и Крайнего Севера (ДС, Омск, специальность 14.00.01 - акушерство и гинекология).
В 2000 году защитил докторскую диссертацию на тему: Хроническая фетоплацентарная недостаточность при внутриутробном инфицировании (ДС, Томск, специальность 14.00.01 - акушерство и гинекология). В 2001 году было присвоено ученое звание профессора.
С 1993 до 1996 года – ассистент кафедры акушерства и гинекологии лечебного факультета, с 1996 до 1999 года – доцент курса по акушерству и гинекологии ФУВа, с 1999 года до настоящего времени – заведующий кафедрой перинатологии, акушерства и гинекологии лечебного факультета КрасГМУ.
Осуществляет учебно-педагогическую деятельность среди студентов 4-6 курсов лечебного факультета, врачей ординаторов и аспирантов. Систематически читает лекции, проводит семинары. В соавторстве было издано 25 учебно-методических издания, из них 6 сборников методических указаний и задач для обучающихся к аудиторным и внеаудиторным занятиям, 10 рабочих программ по основной (акушерство и гинекология) и смежным дисциплинам, 3 учебно-методических пособия для врачей, 2 сборника методических указаний к практическим занятиям по направлению подготовки аспирантов (дисциплина – акушерство и гинекология).
Проводит лечебно-консультативную работу на четырех клинических базах кафедры: ККК Центр охраны материнства и детства (краевой перинатальный центр), МРБ «Роддом №1», МРБ «Роддом №5», Гинекологическое отделение СНКЦ ФМБА России. Постоянно оперирующий врач акушер-гинеколог высокой квалификации (высшая категория с 1991 года).
Первым в стране освоил и внедрил технику органосберегающих операций при диффузных формах аденомиоза (аденомиомэктомия по методике Х. Осада), что позволило пациенткам не только сохранить орган, но и шансы реализации детородной функции. На данный момент лично выполнил 70 таких операций у пациенток не только проживающих на территории края, но и отдаленных территориях России. Провел выездные обучающие мастер классы (показательные операции) по технике выполнения операции Осада для врачей Волгограда, Казани и Кемерово.
Первым в Красноярском крае выполнил и внедрил операции по восстановлению несостоятельных рубцов на матке (метропластику нижнего сегмента), операции миомэктомии у беременных женщин, органосохраняющие операции при массивных акушерских кровотечениях, в том числе с применением рентгенэндоваскулярных технологий. Первым выполнил и внедрил в работу Перинатального центра сложнейшие инновационные органосберегающие методики при патологической инвазии плаценты, что позволило снизить частоту гистерэктомий за последние 10 лет на 50%. Разработанный и внедренный в практическую деятельность краевого Перинатального центра оригинальный метод комплексного хирургического лечения истмико-цервикальной недостаточности при пролабировании плодного пузыря позволил снизить частоту сверхранних преждевременных родов с 83,8% до 23,4%, частоту перинатальных потерь с 61,3% до 9,3%, среднюю продолжительностью госпитализации на втором этапе выхаживания новорожденных с 60 до 28 дней. Свой богатый клинический опыт щедро передает врачам – своим ученикам и коллегам.
Является автором более 700 печатных работ ((средний импакт-фактор – 0.829), в том числе 22 в зарубежных изданиях, 9 монографий. В соавторстве – 83 клинических протоколов, учебных пособий и методических рекомендаций, 24 патентов на изобретение РФ, 10 рацпредложений РФ. За последние 3 года опубликовано 17 статей в журналах перечня ВАК, 12 в изданиях Web of Science и Scopus. Индекс Хирша – 17.
Систематически выступает с докладами на международных, всероссийских и региональных научно-практических конференциях, за последние 3 года – 76 выступлений. Выступал с докладами на международных конгрессах и конференциях (на английском языке) в Италии, Испании, Германии, Объединенных Арабских Эмиратах.
Под руководством профессора В.Б. Цхай защищено 2 докторские и 45 кандидатских диссертаций.

Ведет большую общественную работу. С 2000 года является Президентом региональной общественной организации «Общество врачей акушеров – гинекологов Красноярского края», членом правления Всероссийского общества акушеров-гинекологов (РОАГ), членом правление Всероссийской Междисциплинарной ассоциации специалистов репродуктивной медицины (МАРС), членом аттестационной комиссий по акушерству-гинекологии МЗ Красноярского края, членом экспертного совета по разбору случаев материнской смертности МЗ Красноярского края, членом Центрального координационного совета по науке КрасГМУ, сопредседателем совместной проблемной комиссии по акушерству и гинекологии и детским болезням.
Является членом Диссертационного совета по акушерству и гинекологии при Новосибирском ГМУ (с 2021 г.)
Принимал активное участие в разработке отраслевых медико-экономических стандартов (МЭС) для амбулаторного и стационарного уровня на территории Красноярского края, возглавлял рабочую группу по разработке МЭСов по акушерству и гинекологии. Является одним из членов коллектива авторов – разработчиков 3-х Всероссийских клинических протоколов, утвержденных МЗ Российской Федерации: Кесарево сечение (2018), Преждевременные роды (2022), Преждевременной отслойке плаценты (2023).
Член редакционных коллегий журналов: «Сибирское медицинское обозрение» (Красноярск), «Мать и дитя в Кузбассе» (Кемерово), «Акушерство, гинекология и репродукция» (Москва), «Status presents» (Москва),
Сибирский медицинский вестник (Новосибирск), Journal of Siberian Medical Sciences (Новосибирск).
Принимал активное участие в качестве Главного исследователя в 22 многоцентровых клинических исследованиях, из них 8 международных и 14 всероссийских.
За свои профессиональные и научные достижения имеет многочисленные награды: почетный именной знак им. проф. М.Д. Гутнера «Лучший акушер-гинеколог года» Красноярск, 2005; звание «Отличник Здравоохранения РФ», Москва, 1996; почетную грамоту Министерства Здравоохранения Республики Тыва, Кызыл, 2006; Благодарственное письмо начальника Департамента Здравоохранения Красноярского края, Красноярск, 2007; Премию мэра г. Красноярска в номинации «Лучший профессор года», Красноярск, 2007; медаль Российского Общества акушеров-гинекологов (РОАГ) за большой вклад в развитие акушерства и гинекологии, Москва, 2007; Почетную грамоту Министерства здравоохранения Республики Хакасия, Абакан, 2019; Почетную грамоту Министерства здравоохранения Российской Федерации, Москва, 2020, звание «Заслуженный Врач Российской Федерации», 2023.
Имя профессора Цхай Виталия Борисовича внесено в энциклопедию «Hubners Who is Who» (2007), библиографический справочник «Связь времен. Акушеры гинекологи России за три столетия» (Санкт-Петербург, 2010).