Im Januar 1937 veröffentlichte Willrich „Säuberung des deutschen Kunsttempels – Eine kunstpolitische Kampfschrift zur Gesundung deutscher Kunst im Geiste nordischer Art“. Diese Hetzschrift wird heute als wichtige Vorlage für die Gestaltung und Planung der nationalsozialistischen Ausstellung „Entartete Kunst“ in München angesehen. Weite Teile des Buches stammten allerdings gar nicht aus Willrichs Feder, sondern wurden mutmaßlich von Walter Hansen geschrieben. Hansen und Willrich wurden am 2. April 1937 von Reichspropagandaministerium beauftragt, Bilder für die Ausstellung „Entartete Kunst“ auszuwählen. Sie erhielten Vollmachten der Gestapo, die sie ermächtigten, Bilder aus Kunstsammlungen im gesamten Reich zu beschlagnahmen. Im Rahmen ihrer Tätigkeit stießen sie auf den Widerstand zahlreicher Museumsdirektoren. Insbesondere mit Adolf Ziegler geriet Willrich in Streit, da Willrich auch solche Kunstwerke auswählte, die von Mitgliedern der Kunstkammer geschaffen worden waren. Willrichs rigorose, diffamierende und rassistische Ausstellungsgestaltung verlieh der nationalsozialistischen Kunstpolitik eine zusätzliche Härte gegenüber jeglichen modernen Kunstströmungen. Willrich nahm am 5. Juli 1937 in der Hamburger Kunsthalle an der Beschlagnahme von als „entartet“ klassifizierten Kunstwerken teil.