У збірній команді Перу Вільянуева дебютував у 19-річному віці на чемпіонату Південної Америки 1927 в Перу, забивши гол аргентинцям і здобувши, разом з командою, «бронзу». Згодом грав на чемпіонаті світу 1930, де зіграв в матчах з Румунією (1:3) і з Уругваєм (0:1). А ще трохи по тому на Літніх Олімпійських іграх 1936 року в Берліні, де перуанська команда досягла півфіналу, перемігши 7:3 Фінляндію і 4:2 Австрію. У цих двох матчах Вільянуева зробив по «дублю». Всього він зіграв за збірну 11 матчів і забив 6 м'ячів.