2000 belegte er im Teamsprint den dritten Platz bei den Bahn-Weltmeisterschaften in Manchester, gemeinsam mit José Antonio Escuredo und Salvador Meliá; vier Jahre später, bei der Bahn-WM in Melbourne wurde Trio in derselben Besetzung Vize-Weltmeister. 2002 wurde Villanueva zudem Vize-Weltmeister im Keirin. Zudem belegte er zahlreiche Podiumsplätze bei Weltcuprennen.