Старажытная Вілейка пачыналася на паўночным захадзе ад сучаснага горада, дзе і па сённяшні дзень захаваліся сляды колішняга гарадзішча. Першая назва горада, як лічаць некаторыя вучоныя, была Стары Куранец (у XVI ст. мястэчка належала роду Куранецкіх). Дакументальны ўспамін аб Вілейцы адносіцца да 1599 г. Зручнае гандлёвае становішча на водным і сухапутным шляхах зрабіла яе цэнтрам староства. Асноўным заняткам жыхароў у той час былі рамесніцтва і земляробства. Яны сплаўлялі лес, бортнічалі, лавілі рыбу.

Пасля другога падзелу Рэчы Паспалітай мястэчка ўвайшло ў склад Расійскай імперыі і было падаравана мінскаму генерал-губернатару Карнееву. Паводле ўказа Кацярыны ІІ у 1795 г. Вілейка стала павятовым горадам Мінскай губерні, які праз год атрымаў свой уласны герб. У гэты час яна з’яўлялася важным цэнтрам гандлю сельскагаспадарчай прадукцыяй, у прыватнасці — збожжам. У канцы ХІХ ст. Вілейскі павет лічыўся асноўным пастаўшчыком лесу ў Віленскай губерні. Па перапісе 1897 г. тут пражывала 3560 жыхароў, з якіх амаль палова была пісьменнай. Працавалі дзве навучальныя ўстановы, адна з якіх рыхтавала настаўнікаў пачатковай школы. У 1918 г. яе скончыў вядомы беларускі паэт У.Дубоўка.

У лёсе Вілейкі шмат трагічнага і гераічнага. Цяжкія пакуты гораду прынесла вайна 1812 г. Замерла жыццё на берагах Віліі, спыніўся гандаль. Вілейка была абрабавана. Жыхары горада прымалі актыўны ўдзел у нацыянальна-вызваленчым паўстанні 1830—1831 гг. Праз трыццаць год тут дзейнічаў атрад пад кіраўніцтвам В.Козела, прыхільніка Кастуся Каліноўскага. Царскія войскі жорстка расправіліся і з гэтымі паўстанцамі, імі была перапоўнена новазбудаваная вілейская турма.

У ХХ ст. у Вілейцы адбылося шмат адметных падзей. У гады першай рускай рэвалюцыі тут працавалі рэвалюцыйна-сялянскі камітэт і сацыял-дэмакратычная група, звязаная з Віленскім камітэтам РСДРП. У імперыялістычную вайну Вілейка — прыфрантавы горад, дзе дыслацыраваліся вайсковыя падраздзяленні. З 1921 г. яна, як і ўся Заходняя Беларусь, увайшла ў склад буржуазнай Польшчы. У гэты час тут дзейнічалі падпольныя РК КПЗБ і КСМЗБ, арганізацыі Беларускай сялянска-работніцкай Грамады і Таварыства беларускай школы. Вызваленая ў 1939 г. Вілейка стала цэнтрам Вілейскай вобласці.

З канца чэрвеня 1941 г. горад быў акупіраваны фашысцкімі захопнікамі, якія загубілі тут больш за 6 тысяч грамадзян, разрабавалі і спалілі яго. Усе гэтыя гады на тэрыторыі вобласці дзейнічалі падпольны абком КП(б)Б, Вілейскае партызанскае злучэнне, якое аб’ядноўвала 18 брыгад. 2 ліпеня 1944 г. войскі 3-га Беларускага фронту разам з партызанамі вызвалілі горад.

За пяць пасляваенных дзесяцігоддзяў Вілейка не толькі адрадзілася, але і перарасла старыя межы, стала прамысловым горадам. Тут знаходзяцца прадпрыемствы оптыка-механічнай, дрэваапрацоўчай, харчовай і іншых галін прамысловасці. Па аб’ёму вырабленай прадукцыі горад лічыцца даволі буйным прамысловым цэнтрам Мінскай вобласці. Аднак не толькі фотаапараты, мэбля і кафля прынеслі вядомасць Вілейцы. Ёсць тут яшчэ адна славутасць — Вілейска-Мінская водная сістэма. Гэта вельмі складанае гідратэхнічнае збудаванне створана для таго, каб забяспечыць вадой Мінск, палепшыць рэжым вадасховішчаў каля сталіцы, зрабіць паўнаводнай Свіслач.