В боях Великой Отечественной войны с июня 1941 года. Произвёл более 60-и боевых вылетов. Летом и осенью 1941 года, сражался под Москвой. За боевые отличия был награждён орденами Красного Знамени (1941) и орденом Ленина.

Звание Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали "Золотая Звезда" Виктору Васильевичу Талалихину присвоено Указом Президиума Верховного Совета СССР от 8 августа 1941 года за первый в истории авиации ночной таран вражеского бомбардировщика.

Вскоре Талалихин был назначен командиром эскадрильи, ему было присвоено звание лейтенанта. Славный летчик участвовал во многих воздушных боях под Москвой, сбил еще пять вражеских самолетов лично и один в группе. Погиб смертью храбрых в неравной схватке с фашистскими истребителями 27 октября 1941 года.

Похоронен В.В. Талалихин с воинскими почестями на Новодевичьем кладбище в Москве. Приказом Народного Комиссара Обороны СССР от 30 августа 1948 года навечно зачислен в списки первой эскадрильи истребительного авиационного полка, в составе которою он сражался с врагом под Москвой.

Именем Талалихина были названы улицы в Калининграде, Волгограде, Борисоглебске Воронежской области и других городах, морское судно, ГПТУ № 100 в Москве, ряд школ. На 43-м километре Варшавского шоссе, над которым произошел беспримерный ночной поединок, поставлен обелиск. В Подольске установлен памятник, в Москве – бюст Героя.