Вихованець московського "Динамо" довгий час виступав у складі рідної команди, пройшовши шлях від молодіжної команди до КХЛ.
Читайте також: Скандал у Росії: зірка збірної з хокею та Putin Team Малкін має американське громадянство
Сезон 2010/11 Карамнов провів в Латвії в складі ризького "Динамо" і ХК "Рига" (МХЛ), після чого виступав в КХЛ в "Леві" (Прага) і "Сибіру" (Новосибірськ). Всього в Континентальній хокейній лізі форвард зіграв 128 матчів, закинув 3 шайби і віддав 7 результативних передач.
Нинішній сезон хокеїст починав у складі "Сариарка" у ВХЛ, в 4 матчах результативними діями не відзначився.
У сезоні 2006/07 Віталій Карамнов став володарем золотих медалей юніорського чемпіонату світу в складі збірної Росії, а двома сезонами пізніше виграв Кубок Шпенглера з московським "Динамо". Сезон 2017/18 також став золотим для форварда – з пітерським "Динамо" він виграв Кубок Петрова, який вручається чемпіону ВХЛ.