Wiktor Sadowy w "Gazecie Wyborczej - Częstochowa" (z dnia 04.11.2002) wspominał:
Emanował talentem, nerwem scenicznym i osobowością, spalał się na scenie, dając z siebie wszystko. Reprezentował aktorstwo głębokie, ekspresyjne. Pozbawione pozy i efekciarstwa. Postaci, które tworzył, zapadały głęboko w serca widzów. Poruszały do głębi, tętniły prawdą przeżycia.
W 1958 roku Roman Wilhelmi ukończył Państwową Wyższą Szkołę Teatralną w Warszawie. Od razu po studiach zaangażował się do warszawskiego Teatru Ateneum, w którym spędził blisko 30 lat. W Ateneum pracował do 1986 roku. Później, aż do śmierci, związany był z Teatrem Nowym w Warszawie.
Na scenie dramatycznej debiutował w 1956 roku jako Brat w "Skowronku" Jeana Anouilha w reżyserii Czesława Szpakiewicza w warszawskiej Sali Kongresowej. Natomiast pierwszą ważną rolą w Ateneum była postać Stanleya w "Tramwaju zwanym pożądaniem" Tennessee Williamsa w reżyserii Aleksandra Bardiniego (1959). Później grał tutaj dużo ról drugoplanowych i epizodycznych, ale równocześnie sprawdził się w większych rolach kreując m.in. postać Petera w "Requiem dla zakonnicy" Williama Faulknera w reżyserii Jerzego Markuszewskiego (1962), Lowkę Krzyka w przedstawieniu Bohdana Korzeniewskiego - "Zmierzchu" Izaaka Babla (1967), Willego w "Niemcach" Leona Kruczkowskiego w reżyserii Janusza Warmińskiego (1967) i Nicka w "Dozorcy" Harolda Pintera przygotowanym przez Jacka Woszczerowicza (1968). Bardzo ważną rolą z tego okresu była tytułowa postać z "Peer Gynta" Henrika Ibsena w reżyserii Macieja Prusa (1970). Wilhelmi, nie schodząc ze sceny przez całe przedstawienie, pokazał bardzo precyzyjny kunszt aktorski. Polska krytyka doceniała siłę tego spektaklu i rolę Wilhelmiego, ale też wytykała pewne inscenizacyjne niedociągnięcia. Bogdan Wojdowski w Teatrze (1970, nr 22) pisał:
Roman Wilhelmi płaci koszty skrótu. Dźwiga Ibsena, trochę wyspekulowany moralitet, ciężar całej adaptacji. Przechodzi wszystkie wcielenia ze sprawnością i energią, z rozmachem komedianckim w dużym stylu. Jest znakomity w scenach z Aasą, Barbarą Rachwalską, oraz z Solwejgą, Anną Seniuk. Tworzy postać z miejsca na najwyższym rejestrze, źle rozkłada siły, skutki tego znać w części drugiej.
Przedstawienie zostało natomiast entuzjastycznie przyjęte w Norwegii, ojczyźnie Ibsena. Peer Gynt potwierdzał sceniczne umiejętności Wilhelmiego, który dał się poznać jako aktor o dużej sile transformacyjnej. Później, w 1980 roku w rozmowie z "Walką Młodych (1980, nr 5), przyznawał:
W tym zawodzie chodzi o to, ażeby nie tworzyć jednolitych, prostolinijnych sylwetek. Aktor grając postaci jednoznaczne przestaje interesować widownię. (...) dramat leży tak blisko komedii, że wystarczy dać jeden krok, ale też trzeba być w miarę elastycznym, ażeby się nie poślizgnąć.
Na deskach Ateneum Wilhemi nadal z powodzeniem współpracował z Maciejem Prusem. Stworzył m.in. doskonałe kreacje w dramatach Stanisława Ignacego Witkiewicza - jako Prokurator Scurvy w "Szewcach" (1971) i Józef Rypmann w "Gyubalu Wahazarze" (1973), a także jako Kalikst Bałandaszek w "Onych" tym razem w reżyserii Piotra Paradowskiego (1978). U Macieja Prusa grał zarówno w repertuarze współczesnym, jak i klasycznym - wcielił się w postać Pozza z "Czekając na Godota" Samuela Becketta (1971) oraz Markiza Posa z "Don Carlosa" Fryderyka Schillera (1972) i Mefistofelesa w "Tragicznych dziejach doktora Fausta" Christophera Marlowe'a (1975), gdzie, jak pisał Grzegorz Sinko w "Kulturze" (1975, nr 21):
(...) stworzył Szatana wręcz nowatorskiego na tle istniejących w tradycji scenicznej możliwych wariantów. Jest to Szatan nie tylko smutny i pełen refleksji, ale przede wszystkim szczerze kochający Fausta.
Aktorstwo Wilhelmiego z pewnością można było nazwać bardzo emocjonalnym, zaangażowanym, a jednocześnie nie pozbawionym dystansu i humoru. Podkreślano wówczas, że aktor buduje swoje postaci na wielu tonach, tak jak w kolejnej ważnej roli - Petera w "Kuchni" Arnolda Weskera w reżyserii Janusza Warmińskiego (1972), gdzie Wilhelmi, jak notował Andrzej Hausbrandt w "Ekspresie Wieczornym" (23.05.1972):
(...) w jednej postaci zdołał połączyć poetyckość i trywializm, marzycielstwo i prymitywizm, brutalną siłę i słabość pełną bezradności.
W 1977 roku aktor wystąpił gościnnie w Teatrze Powszechnym w "Locie nad kukułczym gniazdem" Dale'a Wassermana - świetnym przedstawieniu Zygmunta Hübnera. Zagrał McMurphy'ego zastępując Wojciecha Pszoniaka. Marcin Rychcik pisał w książce "Roman Wilhelmi. I tak będę wielki!" (Warszawa 2004) pisał:
Wilhelmi był wprost sensacyjny. Nie grał awanturnika, dziwkarza i szulera, na przekór wszystkiemu walczącego o ochronę osobowości i godności ludzkiej. On nim był!
W latach 80. wykreował dwie duże role - Mackie'go Majchra w "Operze za trzy grosze" Bertolta Brechta w reżyserii Ryszarda Peryta (1980) i Dantona w "Śmierci Dantona" Georga Büchnera - spektaklu Kazimierza Kutza (1982), z którym współpracował równocześnie na poznańskiej Scenie Na Piętrze, grając Jerry'ego w "Dwoje na huśtawce" Wiliama Gibsona (1983).
W latach 80. na scenie pojawiał się rzadziej. W Teatrze Nowym wystąpił jako Goethe i Faust w inscenizacji "Fausta" Johanna Wolfganga Goethego przygotowanej przez Bohdana Cybulskiego (1989), a wcześniej, w 1986 roku, kolejny raz zagrał u Prusa w "Edwardzie II" Christophera Marlowe'a. Ponownie stworzył ciekawą, niejednoznaczną postać, silną i słabą jednocześnie, władcę, który do bólu świadom jest swojego położenia.
Ostatnimi jego rolami teatralnymi były, zagrane w 1991 roku, Ojciec w "Ślubie" Witolda Gombrowicza w reżyserii Wojciecha Szulczyńskiego w Teatrze Rozmaitości i Sammy w monodramie "Mały światek Sammy Lee" Kena Hughesa w reżyserii Zdzisława Wardejna na Scenie Prezentacji Artystycznych we Wrocławiu.
Wilhelmi związany był również z Teatrem Telewizji i z Teatrem Polskiego Radia. Na małym ekranie debiutował, nie licząc przeniesionej w 1956 roku do telewizji inscenizacji "Skowronka" Anouilha, w 1963 roku epizodem w "Dziejach jednego pocisku" Andrzeja Struga w reżyserii Lucyny Tychowej. W widowiskach telewizyjnych pamiętne role zagrał w latach 70. Wcielił się w postać Jimmy'ego z "Miłości i gniewu" Johna Osborne'a w reżyserii Zygmunta Hübnera (1973). Przenikliwe psychologiczne aktorstwo pokazał w scenicznych opracowaniach dramatu skandynawskiego - jako Hjalmar z "Dzikiej kaczki" Henrika Ibsena w reżyserii Jana Świderskiego (1976) i służący Jean w "Pannie Julii" Augusta Strindberga w inscenizacji Bohdana Korzeniewskiego (1980). W 1978 roku zaprezentował głęboką i tragiczną interpretację Alfa, tworząc przejmujące studium alkoholika w "Lękach porannych" Stanisława Grochowiaka w reżyserii Tomasza Zygadły. Zmierzył się także z interpretacją postaci Józefa K. z "Procesu" Franza Kafki w reżyserii Laco Adamika i Agnieszki Holland (1980). Tym razem pokazał skupione, wyciszone aktorstwo, zagrał człowieka, prawdziwie, zewnętrznie i wewnętrznie, osaczonego. W Teatrze Telewizji wykreował ponad 50 ról. Zagrał także m.in. Walerego Royskiego w "Sławie i chwale" Jarosława Iwaszkiewicza w reżyserii Lidii Zamkow (1974) i Johna Proctora w "Czarownicach z Salem" Arthura Millera w reżyserii Zygmunta Hübnera (1979). W fenomenalnym duecie aktorskim z Januszem Gajosem jako Bachem pokazał Fryderyka Händla w "Kolacji na cztery ręce" Paula Barza, spektaklu przygotowanym przez Kazimierza Kutza (1990).
Wilhemi debiutował w filmie w 1957 roku epizodem w "Eroice" Andrzeja Munka. Popularność przyniosła mu rola Olgierda w serialu telewizyjnym "Czterej pancerni i pies" Konrada Nałęckiego (1966). W 1975 roku stworzył dwie świetne role kinowe. Najpierw zagrał bandytę Pochronia w filmie Waleriana Borowczyka "Dzieje grzechu" na podstawie powieści Stefana Żeromskiego. Piotr P. Piotrowski notował w "Dzienniku Łódzkim" (2004, nr 90):
Pochroń był postacią jednoznacznie negatywną - notował Piotr P. Piotrowski - "a jednak Wilhelmi sprawił, że czarny charakter w jego wykonaniu budził nie tylko grozę i obrzydzenie, ale wywoływał też śmiech.
Wcześnie, zarówno w teatralnej jak i filmowej karierze, przylgnął do Wilhelmiego wizerunek właśnie czarnego charakteru. Jednak aktor, bardzo często obsadzany w takich typach ról, najczęściej potrafił wykreować postaci wieloznaczne i wychodził z wpisanej w te role schematyczności obronną ręką. Tak było i w przypadku nagrodzonego na Festiwalu w Gdańsku postaci Fornalskiego z "Zaklętych rewirów" Janusza Majewskiego. Wilhelmi w tej roli, którą okrzyknięto doskonałą kreacją, wydobywał zarówno małość, jak i cały tragizm postaci Fornalskiego.
Szerokiej publiczności Wilhelmi kojarzy się chyba najbardziej z rolą tytułową w serialu Jana Rybkowskiego i Marka Nowickiego "Kariera Nikodema Dyzmy" wg powieści Tadeusza Dołęgi-Mostowicza (1980). Krzysztof Demidowicz o tej pamiętnej roli pisał (w "Filmie" 1997, nr 8):
Jego interpretacja daleko wykracza poza konwencjonalny komizm. Wilhelmi nie uciekając całkiem od karykaturalnych tonów, odkrył jednak w tytułowym łajdaku, awansującym dzięki przypadkowi i ludzkiej głupocie, kogoś zupełnie innego. W mistyfikatorze rozpoznajemy chwilami szarego, zgnębionego przez życie człowieka, który próbuje się "odkuć" za wszystkie klęski i upokorzenia.
Podkreślano wówczas także jakby wrodzoną aktorską naturalność Wilhelmiego, ale była to w rzeczywistości naturalność poparta najczęściej morderczą, analityczną pracą. Po latach mówił w rozmowie z "Dziennikiem Zachodnim" (nr 1990 nr 130):
Nikodem Dyzma - z tym miałem pewien problem, nie chciałem powtórzyć karykatury, którą w latach pięćdziesiątych - zresztą znakomicie - na ekranie zagrał Adolf Dymsza, zachowując ten właściwy mu dystans i urok. Musiał być to Dyzma bardziej prawdziwy, osadzony w epoce.
