ビラヌエバはレブロン・ジェームズと同じ学年で、レブロンと同じく高卒でのNBA入りを目指していた。高校時代からその存在は注目されていた逸材ではあったが、精神面の未熟さを指摘されていた。コネティカット大学に進学し、2004年のヤングメン世界選手権の優勝メンバーとなった。大学2年終了後にアーリーエントリーを宣言し、2005年のNBAドラフトでトロント・ラプターズに1巡目全体7位で指名を受けて入団した。1年目は、全ルーキー中2位となる一試合平均13得点を挙げてオールルーキー1stチームに選出された。特にバックス戦では48得点をあげた。これはルーキーとしては史上3位タイとなる高得点である。初年度の2005-06終了後、T・J・フォードとのトレードでミルウォーキー・バックスに移籍した。移籍後、2006-07シーズンはケガの影響、2007-08シーズンは主に易建聯の控えなどで成績が伸び悩んだ。しかし、2008-09シーズンはほとんどの部門でキャリアハイを記録し、大きく成長した。2008-09シーズン後、デトロイト・ピストンズへ移籍した。2009年、ドミニカ代表として2009年FIBAアメリカ選手権に参加。1試合平均17.1点、7.4リバウンドと活躍した。"Big Smooth"の愛称からも連想できるとおり、211cmの長身でありながら無骨な印象はなく、インサイドから3ポイントシュートまで広い攻撃オプションを持つストレッチ・フォー型の選手である。高い運動能力と走力を備えており、オフェンス能力は高いが、反面ディフェンスに難がある。

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