Сын Шарля де Нёвиль де Вильруа и его второй жены Жаклин де Арлэ де Санси. Воспитывался при дворе короля Генриха IV вместе с дофином Людовиком, будущим Людовиком XIII.
В 1617 году женился на Мадлен де Бланшфор де Креки, в браке с которой имел четверых детей.Был весьма заметной фигурой на военном поприще, участвуя в войнах, которые вела Франция в Италии, Каталонии и Лотарингии.
В 1646 году стал маршалом Франции, а также воспитателем юного короля Людовика XIV.Несмотря на враждебное отношение к нему кардинала Мазарини, Вильруа сохранил верность двору в эпоху бурных волнений Фронды, и это надолго принесло ему благосклонность короля.
С 1661 года — герцог де Вильруа и кавалер ордена Святого Духа, а также глава королевского финансового совета, с 1663 — пэр Франции. Его титулы унаследовал сын Франциск, также маршал Франции.