У јуну 2012, Вилимановић се нашао на ширем списку селектора јуниорске репрезентације Србије, Милана Жарковића, који га је потом уврстио међу 16 играча на коначном списку одбојкаша за Европско првенство у Зрењанину исте године. Вилимановић се наредне године нашао у саставу екипе за омладинско првенство, а потом и на прелиминаром списку тренера кадетске селекције, Милана Ђуричића, за Балканско првенство, одржано у Босни и Херцеговини. Прошавши све млађе селекције, Вилимановић је у априлу 2018. позван од стране Николе Грбића на припреме сениорске репрезентације Србије за Лигу нација. Грбић је, касније, изоставио Вилимановића са списка играча за Светско првенство 2018. године у Италији и Бугарској. На почетку Лиге нација 2019, Грбић је објавио списак играча за утакмице против репрезентација Јапана, Француске и Русије. Никола Грбић је Вилимановића користио као техничара екипе током првог викенда у СПЕНС-у, поделивши му минутажу са Вуком Тодоровићем.