Эммануил Виторган родился в Баку. Его родители - родом из Одессы. Отец был крупным советским хозяйственником, работающим в мукомольной промышленности. Мама не работала, вела дом, растила сына. Необычное имя Эммануил получил по настоянию мамы - в честь ее брата, которого убили в годы гражданской войны при очередном погроме в Одессе.
Отца часто перебрасывали с объекта на объект. Поэтому школу Эммануил закончил уже в Астрахани. По окончании школы, он поехал в Ленинград поступать в Ленинградский государственный институт театра, музыки и кинематографии.
ЛГИТМиК Эммануил Виторган окончил в 1961 году. К тому времени Эммануил Виторган уже был женат. Первой его женой была актриса Тамара Румянцева, с которой они вместе учились. В этом браке у него родилась дочь Ксения.
По окончании института Виторган был принят в Театр имени А.С.Пушкина, а через два года (1963) он перешел в Ленинградский Театр драмы и комедии.
Как то на капустнике в Доме актера он познакомился с Аллой Балтер, которая была актрисой Театра имени Ленинского комсомола, и влюбился в нее с первого взгляда. В 1967 году Георгий Александрович Товстоногов пригласил Виторгана в Ленком. И получилось так, что Виторгана поставили играть вместе с Аллой Балтер влюбленную пару Бернардо и Аниту в спектакле "Вестсайдская история". В те времена театральная общественность считала их самой красивой парой Ленинграда. Говорили: вот в Париже есть Ален Делон с Роми Шнайдер, а у нас - Виторган и Балтер.
Как рассказывает сам актер: "Ради Аллы я оставил семью. Разводился я трудно. Жена попросила меня убраться из Питера, и я переехал в Москву. У меня со взрослой дочерью до сих пор натянутые отношения". Виторган считает, что "это мой самый большой грех в жизни. И я буду еще за него наказан. И, может быть, уже наказан. Потому что оставил ребенка. Но я считал и по-прежнему считаю, что не правы те родители, которые не расстаются из-за детей. Ребенок чувствует ложь в отношениях, и от этого ему только хуже..."
В кино Эммануил Виторган дебютировал в 1962 году. Но первоначально он снимался очень редко и, в основном, в небольших, эпизодических ролях. Так в фильме "Два билета на дневной сеанс" он изображал мужа Инки-эстонки, не сказав в кадре ни слова текста. Самой заметной в те годы была роль в детском приключенческом фильме "Кортик".
Лишь в 1977 году Виторган сыграл по-настоящему значительную роль в телефильме "И это все о нем" по роману Виля Липатова. Актер создал образ уголовника Глеба Заварзина, мрачную личность со сложной душой. Виторган сам придумал ему облик - блатную кепочку, особый говорок. После этого фильма к Эммануилу Виторгану и пришла известность.
Режиссеры стали чаще приглашать Виторгана на съемки фильмов. Первоначально роли попадались чаще всего отрицательные - шпионы, фашисты, агенты ЦРУ. Этому немало способствовал облик актера. Как объясняет это Эммануил Гедеонович: "В те времена режиссеры почему-то считали, что злодей должен быть высок, строен и импозантен, а герой - курнос и лопоух. Писатели и драматурги выписывают негодяев лучше, чем положительных героев. Зато нам, актерам, их играть намного интереснее".
За тридцать лет Витогран снялся в семи десятках фильмах самых разнообразных жанров, от музыкальной комедии до психологической драмы. Им были созданы запоминающиеся образы в фильмах "Благочестивая Марта", "Миссия в Кабуле", "Ларец Марии Медичи", "Профессия - следователь", "Чародеи" и многих других. Однако сам Виторган считает: "из тех 70 с лишним фильмов, в которых я снялся, не могу назвать ни одного, который был на уровне театральных работ. Я имею в виду качество драматургии, режиссуры, - не в обиду киношникам будет сказано".
Одна из последних работ Виторгана в кино - роль князя Петра Долгорукого в телесериале "Бедная Настя".