Fill d'Antoni Vilalta i Roca i d'Adriana Vidal i Codina. El matrimoni va tenir tres fills: Antoni, Adrià i Emilià (Barcelona, 1907).

El 1925 es llicencià en Dret a la Universitat de Barcelona.

Es casà amb Maria Soteras i Maurí (Barcelona, 1905 - Mèxic DF, 1976), la primera llicenciada en Dret a la Universitat de Barcelona. Fou també la primera dona en doctorar-se en Dret a la Universidad Complutense de Madrid, doncs la de Barcelona encara no estava autoritzada a fer-ho.

El matrimoni va tenir una filla: Maruxa (Barcelona, 1932), dramaturga amb obra traduïda a diverses llengües i guardonada amb el Premio Nacional de Ciencias y Artes México 2010.

Va ser un dels principals dirigents del grup articulat al voltant del setmanari socialista L'Opinió amb el qual el març de 1931 participà a la Conferència d'Esquerres Catalanes on es fundà Esquerra Republicana de Catalunya. A les eleccions municipals del 12 d'abril fou elegit regidor de Barcelona. A l'Ajuntament fou cap de la majoria d'Esquerra i tinent d'alcalde i, en diversos períodes, alcalde accidental. Presidí les comissions de Foment, de Cultura i d'Hisenda, des de la qual eleborà el primer pressupost de l'Ajuntament republicà.

Fruit d'un cert enfrontament amb el sector d'Estat Català, el grup de L'Opinió fou expulsat d'Esquerra l'octubre de 1933, creant una nova força política, el Partit Nacionalista Republicà d'Esquerra, que en coalició amb Acció Catalana Republicana, combaté el seu antic partit en les eleccions legislatives de novembre de 1933, si bé fracassà estrepitosament.

A les eleccions municipals de gener de 1934 el PNRE i Acció Catalana es presentaren en la coalició liderada per Esquerra i Antoni Vilalta fou elegit novament regidor a Barcelona.

Es reintegrà a Esquerra, conjuntament amb els seus companys del PNRE quan aquest partit ho féu després de la victòria del Front d'Esquerres a les eleccions legislatives de febrer de 1936.

Presidí el consell directiu de la Unió de Municipis Espanyols.

El setembre de 1936, a l'inici de la Guerra Civil, s'exilià primer a França i després a Bèlgica. Embarcà a Anvers a bord del Weendan vers Nova York. I d'allí entrà a Mèxic per Nuevo Laredo el 21 de novembre de 1939.

A Mèxic DF exercí d'advocat de la hisenda pública i com a assessor de diverses institucions de crèdit i dependències oficials. Fundà la revista Noticiero de Seguros, Previsión y Ahorros i la Asociación Médicofarmacéutica.

El 1940 va rebre la nacionalitat mexicana.

Va publicar La premeditación como circunstancia atenuante (1949) i La individualización de la ley civil (1982, obra pòstuma), considerades com a llibres de text a les facultats de Dret de les universitats mexicanes.

Autoria: Josep Vall i Segura