Virgilijus Kęstutis Noreika gimė 1935 m. rugsėjo 22 d. Šiauliuose. 1945 m. su tėvais persikėlė į Vilnių, 1949–1953 m. mokėsi Juozo Tallat-Kelpšos muzikos mokykloje (solinio dainavimo pagrindus gavo iš Antano Norvaišo). 1953–1958 m. studijavo tuometinėje Lietuvos valstybinėje konservatorijoje (dab. Lietuvos muzikos ir teatro akademija) Kipro Petrausko solinio dainavimo klasėje.
Dar studijuodamas 1957 m. tapo Operos ir baleto teatro solistu. 1965–1966 m. stažavosi Milano „La Scala“ teatre pas garsų vokalo pedagogą Gennaro Bara. 1975–1991 m. ėjo Operos ir baleto teatro direktoriaus pareigas.
Virgilijus Noreika – ilgametis Lietuvos muzikos ir teatro akademijos solinio dainavimo dėstytojas, profesorius, išugdęs visą plejadą Lietuvoje ir užsienyje garsių dainininkų. Akademijoje Virgilijus Noreika pradėjo dėstyti 1976 m. Tarp profesoriaus mokinių: Edgaras Montvidas, Merūnas Vitulskis, Vaidas Vyšniauskas (Kristian Benedikt), Laimonas Pautienius, Arūnas Malikėnas, Sergejus Larinas (1956–2008), Algirdas Janutas, Liudas Norvaišas, Eugenijus Chrebtovas, Audrius Rubežius, Arvydas Markauskas (1951-2025), Bronius Tamašauskas, Mindaugas Žemaitis ir kt.
1993–1994 m. Virgilijus Noreika dėstė Dainavimo akademijoje Karakase (Venesuela), 1995–1996 m. vedė meistriškumo pamokas Estijos nacionaliniame operos ir baleto teatre „Estonia“, nuo 1997 m. buvo Estijos muzikos ir teatro akademijos kviestinis profesorius. 2003–2008 m. buvo Lietuvos nacionalinio operos ir baleto teatro Operos studijos meno vadovas ir pedagogas.
Įvertinant maestro V. Noreikos nuopelnus Lietuvos operinio dainavimo kultūrai, 2017 m. rugsėjį buvo surengtas I tarptautinis Virgilijaus Noreikos dainininkų konkursas, kurio žiuri darbe dalyvavo ir pats maestro. Konkursas sulaukė didelio dalyvių susidomėjimo ir plataus atgarsio, dabar vyksta kas trejus metus.
Operos teatro scenoje Virgilijus Noreika per savo ilgametę karjerą sukūrė visus svarbiausius tenoro vaidmenis – iš viso daugiau kaip 50 vaidmenų: Alfredas, Otelas, Hercogas (G. Verdi „Traviata“, „Otelas“, „Rigoletas“), Lenskis (P. Čaikovskio „Eugenijus Oneginas“), Kavaradosis, Rudolfas (G. Puccini „Toska“, „Bohema“), Chosė (G. Bizet „Karmen“), Faustas (Ch. Gounod „Faustas“), Verteris (J. Massenet „Verteris“), Edgardas, Nemorinas (G. Donizetti „Liučija di Lamermur“, „Meilės eliksyras“), Vladimiras (A. Borodino „Kunigaikštis Igoris“), Jurgelis, Skudutis (B. Dvariono „Dalia“), vaidmenys V. Klovos, V. Laurušo, G. Kuprevičiaus ir kitų lietuvių autorių operose.
Virgilijus Noreika nemažai dainavo ir už Lietuvos ribų: Maskvos didžiajame teatre (daugiau nei 50 kartų), Berlyno valstybės operoje, Paryžiaus, Buenos Airių, Varšuvos, Budapešto, Bukarešto, Stokholmo, Sofijos, Belgrado, Prahos, Bratislavos, Kijevo, Minsko, Talino, Rygos ir kitų sostinių pagrindinėse scenose, ne kartą pasirodė Čikagos Lietuvių operoje.
Platus buvo Virgilijaus Noreikos koncertinis repertuaras, kuriame – ir Giuseppe’s Verdi „Reqiem”, Ludwigo van Beethoveno IX simfonija, ir populiarios lietuvių autorių – Stasio Šimkaus, Juozo Gruodžio, Benjamino Gorbulskio ir kt. – dainos, kurias maestro atlikdavo įvairiuose Lietuvos miestuose ir miesteliuose.
Virgilijus Noreika surengė daugiau kaip 700 rečitalių. Koncertavo su Lietuvos ir užsienio šalių orkestrais. Gastroliavo Bulgarijoje, Rumunijoje, Čekijoje, Lenkijoje, Slovakijoje, Vengrijoje, Rusijoje, Vokietijoje, Prancūzijoje, Austrijoje, Italijoje, Danijoje, Suomijoje, Švedijoje, JAV, Kanadoje, Čilėje, Peru, Argentinoje, Venesueloje, Japonijoje.
Prof. Virgilijus Noreika pelnė daugybę apdovanojimų. Tarp jų – 2010 m. įteikta Lietuvos nacionalinė kultūros ir meno premija „už aukščiausią vokalinį meistriškumą ir neblėstantį talentą“. Taip pat – ordino „Už nuopelnus Lietuvai“ Didysis kryžius, Estijos „Baltosios žvaigždės“ ordinas.