Viallis tidigare klubb Sampdoria informerar om dödsbeskedet på sin webbplats.
"Hejdå Luca", skriver klubben på Twitter.
Våren 2020 meddelade han att han hade friskförklarats. Men cancern kom tillbaka och i december 2022 tvingades Vialli till en paus från sin roll som delegationschef för det italienska landslaget för att behandla cancern.
Nu sörjs han av fotbollsvärlden.
"Hejdå, Gianluca. Du kommer vara ihågkommen för evigt", skriver det italienska herrlandslaget i fotboll på Twitter.
"Du kommer saknas av så många. En legend för oss och för hela fotbollen. Vila i frid", skriver Chelsea.
"Väldigt berörd"
Sven-Göran Eriksson tränade Sampdoria under 1990-talet, strax efter att Vialli lämnade för Juventus.
– Jag fick ett samtal från Italien för en vecka sen. Då fick jag veta att det var illa, men att det var så illa visste jag inte. Jag blir väldigt berörd, säger han till Expressen.
– Som spelare var han fantastisk. Som tränare också. Som människa var han otroligt fin, väldigt social och vänlig. En ödmjuk kille. Jag minns många fina samtal med Gianluca. Jag fick ju tyvärr aldrig möjligheten att träna honom, men vi har stött på varandra genom åren och det har alltid varit trevligt, fortsätter han.
Vann ligan
Tillsammans med Italiens nuvarande förbundskapten, Roberto Mancini, satte Vialli skräck i många försvar i Serie A på 1980- och i början av 1990-talet. Med smeknamnet "måltvillingarna" såg anfallsduon till att Sampdoria vann ligatiteln 1991.
Vialli spelade även för Chelsea och Juventus, där han vann Champions League 1996. Han gjorde 16 mål på 59 matcher landskamper för Italien. Vialli har även varit huvudtränare för Chelsea och Watford.