Започва кариерата си през 1987 и играе за Сент–Трюйден, Мехелен, Шалке 04 и Бордо. Най-големите си успехи постига с екипа на Шалке, като през 1997 отборът печели Купата на УЕФА. За националния отбор Вилмотс изиграва 70 мача, в които вкарва 28 гола. Играе на световните първенства през 1990, 1994, 1998 и 2002, а също така и на Евро 2000. Слага край на кариерата си през 2003.