Après des études d'histoire de l'art, Jacques Vilain est admis au concours des conservateurs des musées de France et titularisé en 1973 conservateur à l'Inspection générale des musées classés et contrôlés. Il participe alors à la tutelle de l'État sur les musées de province et mène de nombreuses missions en France et à l'étranger pour le compte de la Direction des musées de France ou de l'Association Française d'Action Artistique. L'important travail de prospection qu'il mène alors sur la scène parisienne et internationale, le familiarise avec les rouages du marché de l'art et lui permet d'enrichir le patrimoine des musées de province d'oeuvres remarquables. A partir de 1974 il participe à de nombreuses expositions, tout en publiant dans La Revue de l'Art et La Revue du Louvre et des musées de France. En 1987 il est détaché au musée Rodin comme conservateur, puis conservateur en chef et chef d'établissement, avant d'être nommé directeur en 1993 et conservateur général du patrimoine en 1996. Pendant dix-huit ans, il va s'attacher à défendre le droit moral de l'artiste et diffuser son oeuvre dans le monde entier en multipliant les expositions monographiques, donnant ainsi au sculpteur un rayonnement international inégalé. Il contribue activement à l'ouverture de deux musées Rodin, à Shizuoka au Japon en 1994 et à Séoul en Corée en 1998, alors qu'il initie et organise le programme architectural et scientifique de celui de Salvador de Bahia au Brésil, qui sera inauguré prochainement. Pendant ce mandat, le musée s'est développé et diversifié tant au point de vue de l'action culturelle et pédagogique que des produits éditoriaux et des publications. Le bilan de l'enrichissement des collections est parallèle à l'essor de la recherche scientifique et des expositions sur Rodin et son entourage. Il mène également à bien une politique de rénovation du musée avec la construction de réserves à Meudon et, à Paris, le remodelage de la partie sud du jardin et la restructuration de la chapelle et de sa salle d'expositions temporaires. La dernière année qu'il passe au musée, au cabinet des arts graphiques en zoo6, est consacrée à l'étude des dessins. Sa personnalité charismatique associée à un anticonformisme vivifiant en font un chef d'établissement hors du commun dont l'originalité aura marqué tous les esprits. En 2007, il est conseiller scientifique de l'échange de musées franco-américain puis directeur français de F.R.A.M.E. Depuis 2008, Jacques Vilain préside la Société internationale des études Rodin.