Tras la irrupción del ejército francés llamado Cien mil hijos de San Luis, y obtenido el triunfo de Fernando VII, Villamil fue rehabilitado en sus honores y recuperó su dignidad de consejero de Estado –por decreto real del 23 de diciembre de 1823- y presidente de la Junta de Fomento de la Riqueza del Reino –cargo que ocupó inicialmente el 5 de enero de 1815-, aunque no llegó a asumir este último empleo, al sobrevenirle la muerte el 20 de febrero de 1824, a los 69 años de edad, en Madrid, a donde había regresado por permiso que el rey le concedió el 26 de noviembre de 1822.