Ông Vũ Đại Thắng sinh năm 1975 tại Hà Nội, có trình độ chuyên môn Thạc sỹ kinh tế, tốt nghiệp Đại học Ngoại thương, Đại học Luật, Đại học Ngoại ngữ.
Trước khi giữ chức Thứ trưởng Bộ Kế hoạch và Đầu tư, ông Vũ Đại Thắng là Ủy viên dự khuyết Ban Chấp hành Trung ương Đảng, Ủy viên Ban Thường vụ Tỉnh ủy, Phó chủ tịch UBND tỉnh Hà Nam nhiệm kỳ 2010-2015.
Ông Thắng từng giữ chức Vụ trưởng Vụ Quản lý các khu kinh tế (Bộ Kế hoạch và Đầu tư). Ông Vũ Đại Thắng là một trong số 44 cán bộ Trung ương được Bộ Chính trị và Ban Bí thư quyết định luân chuyển, điều động về công tác tại các địa phương đợt 1 năm 2014.
Trong quá trình công tác, ông Thắng cũng từng phụ trách các lĩnh vực công tác đối ngoại, doanh nghiệp và xúc tiến đầu tư (nước ngoài), phát triển khu kinh tế, khu chế xuất, khu công nghệ cao, khoa học công nghệ…