Anterselvan MM-kilpailuissa 2007 Wilhelm hiihti ankkuriosuuden Saksan kultajoukkueessa, joka kukisti toiseksi tulleen Ranskan yli minuutilla. Yhteislähtökilpailussa hän sijoittui kolmanneksi joukkuetovereidensa Andrea Henkelin ja Martina Glagowin jälkeen. Saksalaiskolmikko mahtui 10,6 sekunnin sisälle. Östersundin MM-kilpailuissa 2008 Wilhelm toi Saksan jälleen viestivoittajana maaliin – puoli minuuttia ennen Ukrainaa. Pyeongchangin MM-kilpailuissa 2009 hän voitti sprintin maailmanmestaruuden 9,9 sekunnin erolla Simone Hauswaldiin. Takaa-ajossa hän saavutti Helena Jonssonin jälkeen hopeaa ja voitti normaalimatkalla mestaruuden ennen Teja Gregorinia. Viestissä hän hiihti ankkuriosuuden Saksan hopeajoukkueessa. Kauden 2008–2009 maailmancupissa hän sijoittui toiseksi tasapistein cupin voittaneen Helena Jonssonin kanssa. Vancouverin olympialaisissa 2010 Wilhelm hiihti avausosuuden Saksan pronssijoukkueessa.