Willoch ble i 1983 æresdoktor ved St. Olaf College i Northfield i Minnesota i USA. Han ble i 1996 utnevnt til kommandør med stjerne av St. Olavs Orden og samme år kåret til «Årets opinionsdanner» av Redaktørforeningen og også tildelt Norges Bondelags utmerkelse «Sunt Bondevett». I 1997 fikk han Fritt Ord-prisen. Willoch ble i 2005 hedret med Willy Brandt-prisen. Willoch var Ridder av Den gyldne gris, Det Norske Studentersamfunds orden. I 2003 ble Willoch også Æresmedlem av Studentersamfundet i Trondhjem. I 2006 ble han tildelt æresprisen «Bypatrioten» av Oslo Byes Vel. På Høyres landsmøte i 2012 ble han utnevnt til «Årets mann» av Høyres Kvinneforum.