Vilhelm Wohlert studierte an der Königlich Dänischen Akademie der Schönen Künste in Kopenhagen, wo er Schüler von Kaare Klint war. Er wurde zum Professor für Architektur in 1968 ernannt, eine Position, die er bis 1986 innehatte. Er wurde von der Institution im 2001 zum Ehrenmitglied ernannt.
Zu seinen wichtigsten Arbeiten zählen die Renovierung von Ny Carlsberg Glyptotek, Louisiana, Museum Bochum, Gustav Lübcke Museum und eine Vielzahl weiterer Architekturaufträge und Restaurierungsprojekte.
Er wurde mit der Kleinen Goldmedaille der Königlich Dänischen Akademie der Schönen Künste, der Eckersberg-Medaille, dem Preis der Gesellschaft für Architektur und Landschaftskultur und einer Reihe weiterer internationaler Auszeichnungen ausgezeichnet.