Pochodziła z zasłużonej dla polskiej muzyki rodziny. Koncertowała na pięciu kontynentach, dając recitale i grając z czołowymi orkiestrami pod batutą takich mistrzów jak Otto Klemperer, Leonard Bernstein i Zubin Mehta. Zajmowała się też kameralistyką, grając z rodzeństwem jako "Trio Wiłkomirskich", a także z Marthą Argerich, Danielem Barenboimem, Gidonem Kremerem, Mischą Maiskym.

Jest laureatką czterech międzynarodowych konkursów: w Genewie, Budapeszcie, Bachowskiego w Lipsku i Konkursu im. Wieniawskiego w Poznaniu.

Przez 22 lata była solistką Filharmonii Narodowej w Warszawie, towarzysząc orkiestrze w jej podróżach. Bywała też zapraszana na tournée przez inne orkiestry polskie i zagraniczne. Jako solistka brała udział w inauguracji odbudowanej po wojnie Filharmonii Narodowej w Warszawie, w otwarciu Barbican Hall w Londynie, dała inauguracyjny recital oraz wystąpiła na pierwszym koncercie orkiestry Sydney Symphony w Operze w Sydney.

Specjalnie dla niej stworzono etat solistki Filharmonii Narodowej.

Po 13 grudnia 1981 roku, w stanie wojennym, wyjechała z kraju. Wróciła dopiero po upadku komunizmu, w 1990 roku.

Wanda Wiłkomirska była pierwszą wykonawczynią licznych utworów kompozytorów polskich, niemieckich i australijskich; niektóre z nich były jej dedykowane. Za swoją muzyczną działalność otrzymała wiele medali, nagród i wyróżnień.