Vilhena nahm mit der niederländischen U-17-Nationalmannschaft an der U-17-EM 2011 und der U-17-EM 2012 teil und gewann jeweils den Titel. 2011 wurde er Torschützenkönig des Turniers und 2012 verwandelte er den entscheidenden fünften Elfmeter im Finale gegen Deutschland. Er durchlief außerdem die niederländischen U-19 und U-21-Auswahlen. Im Juni 2016 debütierte er in der A-Nationalmannschaft.