Počet obyvatel obce Vilémov v letech 2004 až 2024 vykazuje mírně klesající trend s občasnými výkyvy. Po poklesu na začátku sledovaného období a následném mírném růstu došlo v posledních letech opět k poklesu, avšak s náznakem opětovného nárůstu v roce 2023.
| rok | počet obyvatel |
| 2024 |
982 .
|
| 2023 |
988 .
|
| 2022 |
964 .
|
| 2021 |
969 .
|
| 2020 |
1006 .
|
| 2019 |
977 .
|
| 2018 |
975 .
|
| 2017 |
976 .
|
| 2016 |
990 .
|
| 2015 |
992 .
|
| 2014 |
1003 .
|
| 2013 |
1004 .
|
| 2012 |
994 .
|
| 2011 |
983 .
|
| 2010 |
977 .
|
| 2009 |
983 .
|
| 2008 |
988 .
|
| 2007 |
996 .
|
| 2006 |
1012 .
|
| 2005 |
1017 .
|
Následující graf ukazuje vývoj počtu obyvatel obce za posledních 150 let a zároveň ho porovnává s postupným růstem obyvatelstva v celé České republice.
Vývoj počtu obyvatel Vilémova ukazuje dlouhodobý pokles, na rozdíl od celorepublikového trendu, který vykazuje růst s výjimkou období po druhé světové válce. Zatímco Česko mezi lety 1869 a 2021 zaznamenalo nárůst populace o téměř 40 %, Vilémov ve stejném období ztratil zhruba dvě třetiny svých obyvatel.Lehký nárůst populace Vilémova na přelomu 19. a 20. století se shoduje s obdobím relativní prosperity a rozvoje průmyslu v Rakousko-Uhersku. Následný pokles v první polovině 20. století lze připsat vlivu první světové války a následné hospodářské krize. Výrazný propad po roce 1950 souvisí s kolektivizací zemědělství a přesunem obyvatel do měst a průmyslových center. Tento trend pokračoval i v dalších dekádách, kdy socialistická industrializace dále oslabovala venkovské oblasti.Na rozdíl od Vilémova Česko po druhé světové válce zaznamenalo pokles počtu obyvatel, zřejmě v důsledku válečných ztrát a odsunu Němců. Následoval však opětovný růst, podpořený poválečnou obnovou a babyboomem. V posledních desetiletích se tempo růstu populace v Česku zpomalilo a v některých obdobích i stagnuje, což je spojeno s demografickými změnami a nízkou porodností, podobně jako v mnoha jiných rozvinutých zemích. Vilémov tak sdílí s Českem trend zpomalování růstu, resp. poklesu, avšak v mnohem dramatičtější míře, což svědčí o specifických problémech venkovských oblastí s úbytkem obyvatel.
Tento graf srovnává jak se velikost obce Vilémov změnila ve srovnání s dalšími okoními obcemi.
Následující graf ukazuje složení obyvatele podle věku a pohlaví.
| Obec: | Vilémov |
| Okres: | Havlíčkův Brod |
| Kraj: | Kraj Vysočina |
| Typ obce: | městys |
| Katastrální výměra: | 2457 ha |