В 2011 году Вильчес вновь попал в заявку сборной на Кубок Америки, свой четвёртый по счёту. Он поехал на этот турнир в качестве капитана сборной. Вильчес сыграл в пяти матчах своей сборной, пропустив только матч за третье место со сборной Венесуэлы. В матче с венесуэльцами сборная Перу выиграла со счётом 4:1 и стала бронзовым призёром Кубка благодаря хет-трику Паоло Герреро, который заменил Вильчеса в качестве капитана сборной.