Antes de estudiar Derecho y asumir en el Poder Judicial, el ministro Villarroel se desempeñó como profesor normalista de la Escuela Pública N° 32 de Quilicura y director de Escuela Pública N° 43 de Temuco. En junio de 1967, recibió el título de abogado de la Universidad de Chile y se desempeñó como juez de policía local de Mulchén. En 1978 ascendió al cargo de juez letrado de Pitrufquén y en 1992 llegó a la Corte de Apelaciones de Santiago en calidad de ministro titular.