Быстрые части — фугированные, с четким, пружинистым ритмом. В финалах преобладает танцевальная ритмика на основе полифонического развертывания. Но жанровые элементы могут включаться Витали уже во все части, что свидетельствует о процессе слияния камерной и церковной сонаты.
В более поздних сонатах нарастает патетичность. Основой тематизма становятся квартовые ходы, фанфарность, используется движение по ступеням трезвучия, вводится пунктирный ритм. Нередки величественные, героически-приподнятые образы, прослеживается связь с декламацией, ораторской речью. В качестве примера можно привести медленный финал из сонаты D-dur op. 13.
Быстрые части индивидуализируются, порой приближаются к фугато, усиливается разработочность, имитационная работа с материалом. В сонаты нередко включаются и танцы — гальярда, жига, особенно в качестве финалов. Жанр здесь трансформирован, усложнен, приобретает черты, связанные с нормами полифонического мышления.
Особое место в творчестве Витали составляет его ор. 13— «Музыкальные изобретения» (1689), содержащий 60 сочинений. Во многом это педагогическое сочинение, своеобразная энциклопедия скрипичной техники конца XVII века, предвосхищающая «Фолию» Корелли. Здесь есть и девять сочинений в «основных инструментальных формах», даны примеры на главные виды контрапункта, приведены примеры полиритмии («Балет» для трех инструментов, где каждая партия написана в различном размере), «энгармонизма» («Балет» для двух струнных инструментов), где одна строчка написана в тональности Ges-dur, а другая — в Fis-dur. Особенно интересна «Пассакалья» как пример цепной модуляции из Es-dur в E-dur — пьеса необычайной для того времени длительности — 261 такт! Все пьесы в этом опусе расположены в порядке возрастающей трудности.
Творчество Витали было этапным для развития скрипичной музыки. Сонатная форма у него приобретает подлинный концертный размах, наполняется ярким образным содержанием. Не случайно его сочинения оказали столь сильное воздействие на современников. Кроме скрипичных, ему принадлежат и вокальные сочинения, оратории. Многие его произведения до сих пор остались в рукописи.
Наиболее известным учеником Витали стал его сын Томазо Антонио Витали (1663—1745), композитор, виртуоз и педагог. Он работал придворным скрипачом в Модене. Им созданы церковные сонаты для двух скрипок и виолончели (ор. 2, 1693); представляет интерес «Концерт из сонат для скрипки, виолончели и чембало», ор. 4. Т. Витали наиболее известен своей Чаконой, которую обработал Ф. Давид. Некоторые исследователи считали это стилизацией, а не оригинальным произведением. Однако рукопись Чаконы находится в Дрезденской библиотеке. На титульном листе фамилия автора обозначена «Виталино» — маленький Витали, это, возможно, говорит о том, что данное сочинение написано Витали в раннем возрасте.