Её режиссёрским дебютом в художественном полнометражном кинематографе стал фильм «Девочка по имени Варпу», снятый ею по собственному сценарию. Премьера картины состоялась в сентябре 2016 года в Торонто. По мнению канадского критика Дэвида Д’Арси, этот дебют для Вилхунен получился прелестным и реалистичным[7]. В 2017 года фильм стал номинантом финской национальной кинопремии «Юсси» в десяти номинациях (включая две персональные номинации Вилхунен — за лучшую режиссуру и лучший сценарий)[8], победил в одной из них: премию «Юсси» за лучшую женскую роль получила 13-летняя Линнея Ског, исполнительница главной роли[9]. В ноябре 2017 года фильм стал обладателем кинопремии Северного совета — наиболее престижной премии в странах Северной Европы[1]. Жюри кинопремии, обосновывая своё решение о присуждении премии за 2017 года этому фильму, отметило, что Вилхунен с помощью весьма скупых средств смогла передать на экране глубочайшие человеческие чувства, показав, что является неординарным режиссёром и сценаристом[1].
Следующий фильмом Вилхунен стала документальная картина Hobbyhorse revolution («Революция хоббихорсинга», встречается также другой перевод — «Лошадки на палках: революция»), посвящённая хоббихорсингу — набирающей в последние годы в Финляндии и Швеции подростковой субкультуре катания на деревянных палках-лошадках. Мировая премьера фильма состоялась 31 марта 2017 года на кинофестивале в Тампере; на этом фестивале фильм получил две награды, включая главный приз[1]. В 2018 году этот фильм стал лауреатом национальной премии «Юсси» в номинации «Лучший документальный фильм»[9].
В 2018 году вышел второй полнометражный художественный фильм Вилхунен — Hölmö nuori sydän («Глупое молодое сердце») с Вилле Хаапасало в одной из главных ролей. На Берлинском кинофестивале 2019 года этот фильм получил «Хрустального медведя», став победителем конкурсной программы детских и юношеских фильмов[10]. Также в 2019 году фильм выдвинут на соискание премии «Оскар» (в номинации «Лучший иностранный фильм»)[11].
