Trưởng thành qua nhiều cương vị công tác trong ngành tình báo quốc phòng, tháng 11/1999, ông được bổ nhiệm làm Phó tổng cục trưởng Tổng cục Tình báo Quốc phòng, sau đó giữ chức Tổng cục trưởng Tình báo Quốc phòng.
Thượng tướng Nguyễn Chí Vịnh, nguyên Thứ trưởng Quốc phòng, qua đời ngày 14/9 sau thời gian bạo bệnh, hưởng thọ 64 tuổi.