到19日，风暴在加勒比海开放水域进入爆发性增强期，在30个小时的时间里，系统的中心气压从982毫巴（百帕，29英寸汞柱）降至882毫巴（百帕，26.05英寸汞柱），创下了西半球热带气旋的最低气压纪录，其风速也提高到了每小时298公里。威尔玛在最高强度时的风眼直径约为3.7公里，这个尺寸也创下了大西洋飓风的最小风眼纪录。经过一轮眼墙置换，飓风的内层风眼消失并减弱为四级强度，于10月21日以每小时240公里风速强度在科苏梅尔岛和墨西哥本土登陆。威尔玛在尤卡坦半岛上空减弱，之后进入墨西哥湾南部，然后加速朝东北