La stazione di Bologna San Vitale è una fermata ferroviaria posta sulle linee Bologna-Ancona e Bologna-Firenze (direttissima). Si trova sul confine dei quartieri bolognesi di San Donato e di San Vitale.

La fermata conta quattro binari, serviti da altrettanti marciapiedi laterali collegati da un sottopassaggio.

La fermata sorge nelle immediate adiacenze della stazione di Bologna Rimesse, sulla ferrovia Bologna-Portomaggiore. L'interscambio tra le due stazioni avviene tramite il marciapiede del binario 4 di Bologna San Vitale, ed è destinato a essere potenziato nell'ambito dei lavori di adeguamento di Bologna Rimesse agli standard del servizio ferroviario metropolitano di Bologna.

La fermata è servita da treni regionali svolti da Trenitalia Tper nell'ambito del contratto di servizio stipulato con la regione Emilia-Romagna.

La fermata è interessata dai treni della linea S1B (Bologna Centrale - San Benedetto Sambro-Castiglione Pepoli) e linea S4B (Bologna Centrale - Imola) del servizio ferroviario metropolitano di Bologna.