Окончил Белгосуниверситет (1957). С 1957 г. научный сотрудник, с 1984 г. заведующий лабораторией Института физики АН БССР, с 1992 г. - Института молекулярной и атомной физики Национальной академии наук Беларуси. Одновременно в 1992-1996 гг. заместитель директора Научно-технического центра Гознака, с 2002 г. заместитель академика-секретаря Отделения физики, математики и информатики Национальной академии наук Беларуси.

Работы в области молекулярной спектроскопии и квантовой электроники. Разработал теорию статистического формирования наблюдаемых фотофизических характеристик свободных сложных молекул и предложил методы их экспериментального изучения. Создал лазеры на электронных переходах свободных сложных молекул, обнаружил, теоретически и экспериментально изучил поляризацию стимулированного испускания и поляризованной флуоресценции ориентационно анизотропных паров сложных молекул. Установил динамический механизм квантового вращательного эха у многоатомных молекул.

Автор монографии, более 100 научных статей, 13 изобретений.

Ленинская премия 1980 г. за создание и развитие нового научного направления - спектроскопия свободных сложных молекул. Государственная премия Республики Беларусь 1998 г. за цикл работ "Динамика вращательного движения электронно-возбужденных многоатомных молекул в газовой фазе".

Награжден медалями.

Основные труды:
1. Генерация излучения сложными молекулами в газовой фазе (совм. с Н.А. Борисевичем) // Успехи физических наук. 1982. Т.134, вып. 4.
2. Аналитическая эффективность молекулярного вращательного квантового эха // ЖПС. 1999. Т.66, №6.
3. Статистический смысл вероятности тушения возбужденного состояния, полученной методом деполяризации флуоресценции \\ ЖПС. 2005. Т.72, №4.

Литература:
1. Виталий Антонович Толкачев (К 70-летию со дня рождения) // Весцi НАН Беларусi. Серыя фiзiка-матэм. навук. 2004. №3.