Graduado em agronomia pela Universidade Federal de Viçosa (UFV, 1971), em Minas Gerais, obteve o título de mestre em entomologia pela Universidade de São Paulo (USP, 1975) e de doutor em ecologia química pela Universidade de Southampton (1983), no Reino Unido. Fez estágios de pós-doutoramento nas Universidades de Tsukuba (Japão), Nurnberg-Erlangen (Alemanha) e Califórnia-Berkeley (EUA). O Acadêmico atua nas áreas de agronomia, entomologia, feromônios e comportamento de insetos, controle biológico e ecologia química. Engajado na divulgação e no fomento de pesquisas científicas, Vilela acredita que ao aproximar as pessoas da ciência elas se tornam melhores. Por esse motivo, ao longo de sua carreira, envolveu-se com diversas instituições como a FAPEMIG, CNPq, CAPES e FINEP. Criou o SIMI – Sistema Mineiro de Inovação. Dentre os prêmios que recebeu, destacam-se o Grande Prêmio CAPES da Tese Johanna Döbereiner em ciências agrárias (2008) e o Prêmio Nacional de Ecologia Química Prof. José Tércio Barbosa da Sociedade Brasileira de Ecologia Química (2009).