Lors de son retour pour la saison 2012-2013 de Coupe du monde, Viletta est notamment neuvième du super G de Wengen. Il prend la cinquième place du super combiné des Championnats du monde 2013 à Schladming (Autriche). En fin de saison, il devient champion de Suisse de super G, de descente et de slalom géant. En 2014, il termine quatrième du super combiné de Wengen puis septième de celui de Kitzbühel. Aux Jeux olympiques d'hiver de 2014 organisés à Sotchi en Russie, il crée la surprise en devenant champion olympique du super combiné : quatorzième de la descente, il réalise le deuxième temps du slalom et remonte à la première place. Il devance le Croate Ivica Kostelić et l'Italien Christof Innerhofer.