En 1975, il fonde le bureau d'études « Governor » devenu « Agence d'architecture Wilmotte & Associés ». En 1976, il fonde le studio de design « Wilmotte & Industries », puis plusieurs agences : à Tokyo (1986-1997), à Nîmes (1987-1995), à Séoul (1998), à Londres (2006), et à Venise (2012). En 2005, il crée la fondation d'entreprise Wilmotte et le prix W.

Reconnu pour l’éclectisme de ses réalisations, son souci du détail et la qualité d’exécution de ses projets, il mène des interventions dans des domaines variés, allant du luxe à l’hôtellerie, en passant par le résidentiel et le tertiaire. Son agence, présente dans 23 pays, regroupe 270 collaborateurs de 31 nationalités et est structurée autour de deux entités : Wilmotte & Associés Architectes pour l’architecture et Wilmotte & Industries SAS pour le design.