Abogado de la Universidad de la Universidad de Valparaíso y Máster en Derecho Internacional, con mención en Comercio, Inversiones y Arbitraje, de la Universidad de Heidelberg, Alemania.
Su carrera profesional, la ha desarrollado al interior del Servicio Nacional de Aduanas, Dirección Nacional. Primero vinculado al área internacional, donde participó en las negociaciones comerciales de los tratados de libre comercio con los Estados Unidos de América y la Unión Europea, ente otros. Ha ocupado diferentes cargos al interior del Servicio, como lo fue la Jefatura del área de Comunicaciones, se desempeñó en el cargo de Secretario General de Aduanas; siendo,
actualmente, Jefe del Departamento de Asuntos Internacionales.
En el ámbito académico, el Sr. Villarroel es profesor de la cátedra de Integración Comercial de la Universidad de Valparaíso y de diversos cursos de postgrado en la Universidad de Chile.

Es miembro de la Academia Internacional de Derecho Aduanero y, es Panelista designado por la Organización Mundial de Comercio (OMC) para controversias comerciales ante el sistema de “Solución de Controversias”; como también, es Facilitador de la Organización Mundial de Aduanas (OMA) para cursos de liderazgo y gerencia pública para los países miembros de la organización.