Muzyka była jej przeznaczona. Urodziła się 11 stycznia 1929 r. w Warszawie, jej ojcem był skrzypek i dyrygent Alfred Wiłkomirski, a trójka starszego rodzeństwa występowała jako kameralny zespół dziecięcy. Uczyła się grać od najmłodszych lat, najpierw w domu, potem w Państwowej Wyższej Szkole Muzycznej w Łodzi, a od 1949 r. u Ede Zathureczky’ego w Akademii Muzycznej im. Ferenca Liszta w Budapeszcie. Była laureatką konkursów skrzypcowych, m.in. Międzynarodowego Konkursu Bachowskiego w Lipsku (1950) i Międzynarodowego Konkursu Skrzypcowego im. Henryka Wieniawskiego w Poznaniu (1952). Występowała także w rodzinnej grupie – Trio Wiłkomirskich z siostrą Marią (pianistką) i bratem Kazimierzem (wiolonczelistą). W 1986 r., nawiązując do tej tradycji, założyła nowy zespół – Wilkomirska-Trio, tym razem z młodymi niemieckimi muzykami. 

Była cenioną przez krytyków i uwielbianą przez publiczność skrzypaczką. To dla niej stworzono w Filharmonii Narodowej w Warszawie etat solistki i występowała w tej roli przez 22 lata. Od debiutu w Stanach Zjednoczonych podczas tournée z warszawską orkiestrą, rozpoczęła się jej wielka międzynarodowa kariera. Brała udział w otwarciu Barbican Hall w Londynie, wystąpiła na pierwszym powojennym koncercie orkiestry Sydney Symphony w Operze w Sydney, współpracowała m.in. z Marthą Argerich i Mischą Maiskym, grała z orkiestrami pod dyrekcją m.in. Leonarda Bernsteina, Carlo Marii Giuliniego czy Zubina Mehty. Uznanie i koncerty na całym świecie sprawiły, że uważano ją za jedną z czołowych skrzypaczek XX w. W 1981 r. wyemigrowała i wróciła do Polski dopiero w 1990 r. W tym czasie uczyła w Hochschule für Musik Mannheim w Heidelbergu (1983-1999) i prowadziła klasę skrzypiec w Sydney Conservatory of Music w Australii. Zmarła 1 maja 2018 r. w Warszawie.