Virmantas Velikonis gimė 1934 m. spalio 15 d. Kaune. Nuo 1946 m. mokėsi Kėdainių 1-ojoje vidurinėje mokykloje, kurią baigė 1954 m.
1954 m. įstojo į Lietuvos žemės ūkio akademiją (dabar – Aleksandro Stulginskio universitetas), kurią 1959 m. baigė ir įgijo mokslinio agronomo specialybę.
1958–1961 m. dirbo Kėdainių rajono „Pergalės“ kolūkyje valdybos pirmininku, 1961–1962 m. – Kėdainių rajono vykdomajame komitete Plano komisijos pirmininku. 1962–1968 m. – Kėdainių rajono žemės ūkio valdybos viršininkas. Atleistas, kai paaiškėjo, kad tėvas už antitarybinę veiklą buvo teisiamas. 1968–1971 m. dirbo Lietuvos žemdirbystės instituto Dotnuvos parodomajame ūkyje agronomu, vėl buvo atleistas.
1971–1977 m. dirbo Lietuvos hidrotechnikos ir melioracijos moksliniame tyrimų institute sektoriaus vadovu.
1977–1992 m. – Panevėžio rajono Ramygalos kolūkio valdybos pirmininkas.
1997 m. – laikraščio „Ūkininko patarėjas“ vadybininkas Panevėžio kraštui.
Lietuvos konkurso „Melioracija vakar, šiandien ir rytoj“ trijų diplomų laureatas, Liaudies ūkio pasiekimų parodos aukso, sidabro ir bronzos medalių laimėtojas.
1989 m. išrinktas TSRS liaudies deputatu. 1989–1990 m. dirbo TSRS liaudies deputatų suvažiavime, Agrariniame komitete.
1992–1996 m. – VI Seimo narys, išrinktas Kėdainių rinkimų apygardoje Nr. 43. Kandidatu į Seimą 1992 m. iškėlė Lietuvos demokratinė darbo partija. Seime dirbo Agrariniame komitete.
1998–2000 m. – VII Seimo narys, išrinktas 1997 m. gruodžio 21 d. Aukštaitijos rinkimų apygardoje Nr. 28. Kandidatu į Seimą 1997 m. išsikėlė pats. Seime dirbo Kaimo reikalų komitete.
2000–2004 m. – VIII Seimo narys, išrinktas Aukštaitijos Nr. 28 apygardoje. Kandidatu į Seimą iškėlė Lietuvos demokratinė darbo partija. Seime dirbo Kaimo reikalų komitete.
Dalyvavo Lietuvos Persitvarkymo Sąjūdžio veikloje. 1988 m. – Sąjūdžio Seimo narys.
Nuo 1990 m. buvo Lietuvos demokratinės partijos narys. Ėjo šios partijos Tarybos, Panevėžio rajono tarybos nario pareigas. Nuo 2001 m. – Lietuvos socialdemokratų partijos Etikos ir procedūrų komisijos narys (LSDP nariu laikomas nuo 1990 m.).
Daugiau negu 250 straipsnių kaimo tematika, kurie buvo publikuoti įvairiuose Lietuvos periodiniuose leidiniuose, knygelių apie Lietuvos kultūrines žalienas autorius.
V. Velikonis skaitė paskaitas žemės ūkio veiklos, plėtros ir strateginio plėtojimo klausimais įvairiuose seminaruose, konferencijose.
Lietuvos nepriklausomybės atkūrimo dešimtmečio proga už nuopelnus atkuriant ir įtvirtinant Lietuvos valstybę apdovanotas Lietuvos nepriklausomybės medaliu.
