Stacja Wilanowska zlokalizowana jest przy ulicy Puławskiej, w pobliżu Alei Wilanowskiej. W pierwotnym zamyśle miała ona nosić nazwę Puławska. Jest to stacja dwukondygnacyjna, jednonawowa, o płaskim płytowo-żebrowym stropie. Posiada peron-wyspę o szerokości 11 m i długości 120 m, oraz galerie boczne nad torami metra. Jej powierzchnia wynosi 15.500 m2, a kubatura 80.200 m2. Stacja jest utrzymana w odcieniach różu i fioletu. Na stacji znajdują się schody stacjonarne, schody ruchome oraz windy dla osób niepełnosprawnych. Na galerii umiejscowione są punkty handlowo-usługowe, toalety oraz bankomat. Na antresolach wystawiane są prace fotografów lub inne prace artystów w ramach galerii "Pociąg do sztuki". Stacja jest położona w ważnym miejscu komunikacyjnym, dlatego też wyjścia znajdują się nie tylko na północnej i południowej części stacji, ale również pośrodku. Na tej stacji znajduje się defibrylator. 7 kwietnia 1995 roku na stacji odbyło się uroczyste uruchomienie pierwszego odcinka metra z Kabat do Politechniki. Pierwszą polską linię metra otwierali: ówczesny premier RP Józef Oleksy, prezydent stolicy Marcin Święcicki oraz prof. Jan Podoski - orędownik budowy metra w Warszawie. W marcu 2006 roku stacja była miejscem ćwiczeń oddziałów antyterrorystycznych. Stacja przystosowana jest do pełnienia, w razie konieczności, funkcji schronu dla ludności cywilnej. Służą temu, między innymi, grube stalowe drzwi, znajdujące się przy każdym wejściu na teren stacji.
Za stacją Wilanowska, od południowej strony, znajduje się komora torów odstawczych. Tory odstawcze, mogą być wykorzystane w sytuacji, gdy na trasie zepsuje się jakiś skład. Można go wtedy odholować na najbliższe tory odstawcze, na przykład za stacją Wilanowska. W nocy w komorze torów odstawczych nocuje jeden z 4 składów, jakie "zostają na trasie" na noc.
W pobliżu stacji Wilanowska zlokalizowane jest Centrum Europejskie Uniwersytetu Warszawskiego - samodzielna jednostka międzywydziałowa prowadząca działalność dydaktyczną z zakresu studiów europejskich, badania w zakresie problemów związanych z integracją europejską, a także gromadząca i udostępniająca informację naukową i dokumentację. W latach 2005, 2006 i 2007 stacja Wilanowska wygrywała konkursy na ulubioną stację Warszawiaków, w roku 2008 została zdetronizowana przez stację Plac Wilsona.
Pierwszy pociąg w kierunku Młocin odjeżdża o 5:03, a ostatni o 0:23 (w sobotę 0:26), natomiast w stronę Kabat pierwszy rusza o 5:26, a ostatni o 0:38 (w sobotę 0:41). Pierwszy nocny kurs w weekendy odjeżdża na Młociny o 0:26, a ostatni o 2:41, natomiast na Kabaty pierwszy rusza o 0:41, a ostatni o 3:11.
