Vilhelm Wohlert studeerde aan de Koninklijke Deense Academie voor Schone Kunsten in Kopenhagen, waar hij leerling was van Kaare Klint. Hij werd benoemd tot hoogleraar architectuur in 1968, een functie die hij tot 1986 bekleedde. Hij werd erelid van de instelling in 2001.
Zijn belangrijkste werk omvat de renovatie van Ny Carlsberg Glyptotek, Louisiana, Museum Bochum, Gustav Lübcke Museum en een groot aantal andere architecturale opdrachten en restauratieprojecten.
Hij ontving de Kleine Gouden Medaille van de Koninklijke Deense Academie voor Schone Kunsten, de Eckersberg Medal, de Society for Architectural and Scenic Culture Prijs en een aantal andere internationale onderscheidingen.