Trascorse l'infanzia in Calabria, dove sua madre, poi separatasi dal marito, risiedeva spesso; dopo aver studiato per qualche tempo architettura a Roma, nel 1953 intraprende la carriera cinematografica lavorando come secondo aiuto regista di Mario Chiari per un episodio del film Amori di mezzo secolo.[3] Nel 1954 diventa aiuto regista di Jean-Paul Le Chanois in Vacanze d'amore.[4] Successivamente si dedica all'attività di sceneggiatore e documentarista.
I documentari che realizza negli anni 1950, ambientati prevalentemente in Sicilia e Sardegna, descrivono con potente espressività i modi di vivere del proletariato meridionale (come le feste sacre di Pasqua in Sicilia) e le dure condizioni di vita dei pescatori siciliani (come la mattanza), dei minatori di zolfo nisseni, dei pastori della Barbagia.[5] Tra questi cortometraggi il documentario Isola di fuoco, ambientato nelle isole Eolie, viene premiato come miglior documentario al Festival di Cannes del 1955.[6]
Nel 1959 regala al pubblico I dimenticati, ambientato ad Alessandria del Carretto, comune calabrese di circa 1600 anime privo al tempo ancora di una strada di accesso al paese, documentando per intero l'antica tradizione della "festa della Pita".
Nel 1966 realizza Un uomo a metà, che si allontana dal documentarismo che contraddistingue la sua carriera: è un'analisi in chiave psicanalitica della crisi di un intellettuale nei confronti del suo impegno sociale. Il film, presentato alla XXVII Mostra d'Arte Cinematografica di Venezia, valse la vittoria della Coppa Volpi, per la migliore interpretazione maschile all'attore francese Jacques Perrin. Tra il 1969 e i primi anni 1970 si trasferisce in Francia per girare L'invitata. Il film, anche se apprezzato da Alberto Moravia e Pier Paolo Pasolini, sarà accolto freddamente.[4]
Nel 1973 De Seta ritorna alle tematiche degli esordi con una miniserie televisiva prodotta dalla RAI, Diario di un maestro, documento di una difficile esperienza didattica condotta in una borgata romana. Il film viene accolto molto bene dal pubblico; questo successo avvia la lunga collaborazione del regista con la RAI.[4]
Il suo profondo legame con la Calabria, dove trascorse l'infanzia insieme a sua madre, è esplorato nel documentario In Calabria, del 1993.
Nel 2000 partecipa come attore (nella parte di se stesso) al mediometraggio Melissa 49/99 di Eugenio Attanasio e Giovanni Scarfò.[10]
Nello stesso anno realizza, con il fotografo Angelo Franco Aschei, il corto Mano e partecipa come attore ad un video realizzato da Leandro Manuel Emede con musiche di Giacomo Dati.[11]
Introduzione del volume La Calabria (a cura di Curtosi F. e Candido G., 2009, Città del Sole edizioni, RC), antologia dell'omonima rivista di letteratura popolare (1838-1902) diretta dal prof. Luigi Bruzzano (2009).
Il 3 febbraio 2008, a 85 anni, riceve la cittadinanza onoraria di Orgosolo.
Il 9 agosto 2009 ha ricevuto la cittadinanza onoraria di Alessandria del Carretto[20], il piccolo paese calabrese dove il regista girò I dimenticati (1959), documentario che narra l'isolamento del paese quando gli unici collegamenti con la costa erano costituiti dalle mulattiere e dal letto delle fiumare (quando non in piena) e l'unico momento di risveglio era segnato dalla primaverile Festa dell'Abete. Nell'estate del 2010 anche la Città di Briatico (VV) riconosce a De Seta la cittadinanza onoraria e gli conferisce il premio "il Telaio d'Oro"
Alessandro Rais (a cura di). Il cinema di Vittorio De Seta. Catania, Giuseppe Maimone Editore, 1995. ISBN 88-7751-088-9
Giulio Angioni, Sul grande schermo i volti degli ultimi, "La Nuova Sardegna", 30 novembre 2011 [3].
Damiano Felini, Una proposta pedagogica sullo schermo. La scuola in due produzioni televisive di Vittorio De Seta (1970-1979), "Orientamenti Pedagogici", vol. 62, n. 2 (aprile-giugno 2015), pp. 273–291, [4].
Goffredo Fofi, Gianni Volpi, Gaetano Capizzi (a cura di). "Vittorio De Seta il mondo perduto", Torino, Lindau, 1999. ISBN 88-7180-291-8