В 1952 году окончил Ленинградский Театральный институт. После окончания учёбы устроился в Молдавский Республиканский драматический театр, где проработал 4 года.

С 1956 года Вильский перешел в Русский Республиканский Театр им. А. П. Чехова в Кишинёве, на сцене которого он выступал с перерывом до 1963 года (в 1960—1962 годах работал на студии «Молдова-фильм»).

В 1963—1964 годах Вильский — актер Минского Республиканского драматического театра (Белорусская ССР).

С 1964 года Вадим Константинович — художественный руководитель Учебной актёрской студии при «Молдова-фильме».

В 1971—1974 годах работал на Одесской киностудии, а с 1977 года — в Москве на киностудии «Мосфильм».

Умер 17 ноября 2001 года. Похоронен на Хованском (Западном) кладбище Москвы (участок 500У).

Вадим Вильский известен зрителю, прежде всего, как исполнитель эпизодических ролей. Лучшей работой актера в кино является единственная главная роль в короткометражном фильме «Фотограф» (1997).