В конце 1796 года он должен был с пятью кораблями прибыть из Тулона, чтобы присоединиться к эскадре, предназначенной высадить в Ирландии войска генерала Лазара Гоша. Однако Вильнёв опоздал, испанская эскадра потерпела поражение, а высадка десанта не состоялась.
Возможность сыграть большую историческую роль выпала Вильнёву и во время Египетской экспедиции Наполеона Бонапарта. Он был младшим флагманом эскадры вице-адмирала Брюэйса в сражении при Абукире 1 августа 1798 года. Возглавивший английскую эскадру адмирал Нельсон решительно атаковал часть французской эскадры, рассчитывая на то, что корабли резерва не смогут быстро помочь атакованным из-за встречного ветра. Завязался упорный морской бой, длившийся много часов, в течение которых корабли Вильнёва так и не двинулись с места, фактически предопределив поражение французов. Позднее он оправдывался тем, что в дыму не смог разобрать приказы командующего эскадрой.
В конечном итоге Нельсон был очень обрадован, когда увидел, что после полудня неприятельские линейные корабли «Женерё» и «Вильгельм Телль», а также фрегаты «Дианн» и «Жюстис» под флагом Вильнёва вышли из Абукирской бухты. Вице-адмирал Брюэйс героически погиб, а заменивший его контр-адмирал Вильнёв предпочел заняться спасением уцелевших кораблей.
В мае 1804 года Вильнёв был произведен в вице-адмиралы и принял командование Тулонской эскадрой в Средиземном море, заменив умершего адмирала Латуш-Тревилля.
Первоначально он, как и Наполеон, невысоко ставил противостоявший ему британский флот, утверждая, что нет причин бояться появления английской эскадры, истощенной двухлетним крейсерством. Французский флот казался значительно лучше подготовленным, однако уже через месяц в одном из писем Вильнёв высказывал уже совсем иное мнение: «Тулонская эскадра выглядела в гавани весьма изящно; матросы были хорошо одеты и хорошо обучены; но как только начался шторм, все переменилось. Мы не приучены к штормам». Вскоре эта «неприученность» сыграла с французами злую шутку.
Согласно утвержденному плану, Вильнёву после соединения с испанской эскадрой вице-адмирала Федерико Карлоса Гравины следовало совершить диверсию в сторону Антильских островов, отвлечь туда британский флот, затем спешно вернуться в Ла-Манш и там содействовать высадке французского десанта на английский берег.
В конце марта 1805 года флот оставил Тулон. Соединившись с испанцами в районе Кадиса, Вильнёв с 20 кораблями пошел к Антильским островам, увлекая за собой корабли Нельсона. Однако при возвращении непогода задержала его на три недели у Азорских островов. Раздраженный Наполеон упрекал Вильнёва в недостатке решительности.