Charlie Villanueva schrieb sich daraufhin an der University of Connecticut ein, wo er zwei Spielzeiten für die "Huskies" absolvierte, und dabei durchschnittlich pro Partie 11,2 Punkte und 6,7 Rebounds auflegte, was ihm die Wahl ins "Big East All-Rookie Team" einbrachte. Nun fühlte er sich endgültig reif für die NBA, und meldete sich endgültig für die Draft 2005 an.