I 1983 ble han formann i interesseorganisasjonen Industrirådet (senere en del av Dansk Industri). Til tross for at Wilhjelm hittil ikke hadde vært medlem av Det Konservative Folkeparti, ble han i 1986 utnevnt til industriminister i Poul Schlüters regjering, ettersom han var «fra alle sider anerkjent som en dyktig og behagelig industrimann». Han tillot en i ettertid mye kritisert overbelåning innen den danske verftsindustrien. I 1987 ble han også valgt til Folketinget fra Frederiksborg amtskrets, etter å ha blitt nominert av de konservative i Helsingør. Han hadde «et stort nettverk, var ytterst respektert, en god og saklig taler, et vennlig og avslappet gemytt», men etter Hans Engells oppfatning ble Wilhjelm ble aldri helt fortrolig med de politiske beslutningsprosessene. Han trakk seg tilbake fra postene som minister og folketingsmedlem i 1989.