La stagione 1980-81 è quella dell’esordio tra i professionisti. Con la maglia della Cremonese, amore di una vita, Vialli debutta in Serie C1. Nell’annata successiva arrivano le prime apparizioni in B. La stagione 1983-84 si chiude con la storica promozione in A dei grigiorossi. 

Dopo il salto in Serie A, il passaggio alla Samp scrive un’altra pagina indelebile della sua storia. La stagione 84-85 è quella dell’esordio nella massima serie. 

A suon di gol (con la Samp saranno 141 in 328 presenze), Vialli diventa uno degli attaccanti più iconici della Serie A degli anni Ottanta e Novanta.

Con Roberto Mancini, il suo 'gemello del gol', forma una coppia da sogno: nella stagione 1990-91, i due vincono un memorabile scudetto alla Samp. Con i blucerchiati, Vialli ha conquistato anche 3 Coppe Italia, una Supercoppa italiana, una Coppa delle Coppe.

Nella stagione 1991-92, sempre con i blucerchiati, Vialli sfiora la Coppa dei Campioni: a Wembley, contro il Barcellona, la Samp perde 1-0 ai supplementari.

Con la Juventus, squadra in cui si trasferisce dopo la delusione europea, conquista la Coppa Uefa 1992-93 e la Champions League nel 1996 (battendo in finale l’Ajax, ai calci di rigore). 

Dopo il trionfo europeo, passa al Chelsea, in Premier League: nella sua prima annata inglese vince la FA Cup. Nel febbraio del '98, il presidente dei Blues Ken Bates lo promuove al doppio incarico di giocatore-allenatore (al posto del dimissionario Ruud Gullit). A fine stagione, contro pronostico, arrivano anche i successi in Coppa delle Coppe e Football League Cup. La ciliegina sulla torta è la conquista della Supercoppa UEFA contro il Real Madrid, nell'annata 1998-99.

In Nazionale, partecipa ai Mondiali in Messico del 1986 con il ct Azeglio Vicini. È tra i protagonisti dell’attacco azzurro anche nel successivo Europeo in Germania Ovest, nel 1988.

Nel ’90, fa parte della rosa azzurra scelta dal ct per il Mondiale di casa. Per gli azzurri, si chiude con il terzo posto.

In carriera vanta un record. Vialli è l’unico italiano ad aver vinto le tre competizioni UEFA con tre squadre differenti.