Fill de Jacint Vilardell, es llicencià a la Universitat de Barcelona el 1949. Després d’una estada d’un any a l’hospital Sant Antoine de París (1951) es doctorà per les universitats de Barcelona (1961) i de Pennsilvània, EUA (1962), de la qual fou també becari investigador (1959-62). Especialitzat en patologia digestiva, fou cap de servei de l’Hospital de la Santa Creu i Sant Pau de Barcelona (1963-96) i director de l’Escola Professional de Patologia Digestiva de la UAB (1969-96). Ocupà càrrecs directius en el Ministeri de Sanitat (1979-82), entre d’altres el de director de planificació sanitària, i fou un dels artífexs del sistema d’oposicions de metges interns residents (MIR) de la sanitat pública. És autor de nombrosos treballs sobre els trastorns de la nutrició; destaca el tractat Enfermedades digestivas (1990, en quatre volums).
Ocupà càrrecs en organismes internacionals de l’especialitat: president de la Societat Europea d’Endoscòpia Digestiva (1970-74) i secretari general (1974-82) i president (1982-90; reelegit l’any 1986) de l’Organització Mundial de Gastroenterologia. En 1989-95 fou president del Consell d’Organitzacions Internacionals de Ciències Mèdiques (CIOMS). Entre altres distincions, fou doctor honoris causa per la Universitat de Tolosa (1974) i de Saragossa (1990), l’any 1987 rebé la Creu de Sant Jordi, el 1997 fou nomenat soci emèrit de l’Acadèmia de Ciències Mèdiques de Catalunya i Balears, el 2003 rebé la Medalla Josep Trueta al mèrit sanitari i el 2017 la Medalla d’Or de l’Institut Medicofarmacèutic de Catalunya.