Эрик Адольф фон Виллебранд родился в семье окружного инженера Фредрика Магнуса фон Виллебранда и его жены Сигне Эстландер. Учился медицине в Ваасе, а в 1888 году поступил на медицинский факультет Университета в Гельсингфорсе.
В 1894—1895 годах работал врачом в Мариехамне, главном городе Аландских островов. Именно в это время Виллебранд узнал об «аландской геморрагической болезни» .
В 1896 году получил свою первую степень, а в 1899 году закончил докторскую диссертацию об изменениях, происходящих в крови после значительной потери крови. Всю оставшуюся часть своей профессиональной карьеры занимался изучением свойств крови и её свертывания.
В 1897—1900 годах работал врачом-интерном, а затем ассистентом врача в Диаконическом институте Хельсинки (Diakonisseanstaltens sjukhus, ныне фин. Helsingin Diakonissalaitos).
С 1901 года сотрудник Гельсингфорсского университета. Преподавал анатомию (1901—1903), затем работал в отделе физиологии.
В 1903 году стал доцентом физической терапии. Позже преподавал микроскопическую анатомию и читал лекции с практическими упражнениями.
С 1908 года доцент внутренней медицины. Занимался изучением изменений крови во время мышечной работы, обмена веществ и ожирения, а также обмена CO2 и Н2O через кожу человека.
С 1908 по 1935 годы сотрудник кафедры медицины Диаконического института Хельсинки.
С 1922 по 1931 год — главный врач института.
С 1930 года — профессор. Уйдя в отставку продолжил преподавать клинические лабораторные методы и внутренние болезни.
В 1945 году опубликовал статью «Генетическое заболевание крови у жителей Аландских островов» .Помимо гематологии Виллебранд также интересовался использованием горячего воздуха (например, в сауне) для медицинского лечения, в том числе при нарушениях обмена веществ и гематологических проблемах, опубликовав две статьи на эту тему.
В своей личной жизни фон Виллебранд был известен скромностью и честностью.
В его некрологе говорилось, что он «обычно предпочитал обсудить наблюдения природы, а не свои личные достижения» .