Nach seiner Promotion 1846 unternahm W. eine zweijährige Studienreise nach Prag und Wien, England und Frankreich. 1848 trat er als Assistent Christian August Bartels in das neugegründete Diakonissenkrankenhaus Bethanien ein. W. erwarb sich hier einen glänzenden Ruf als Operateur. Er wurde 1852 ordinierender und ab 1862 bis 1880 dirigierender Chefarzt der Chirurgischen Abteilung. Daneben führte er eine riesige Privatpraxis, die ihn zum gesuchtesten Chirurgen außerhalb des Universitätsbereiches werden ließ. W. machte das Krankenhaus zu einem bedeutendem chirurgischen Zentrum, wo sich junge Ärzte um eine Assistentenstelle bei ihm drängten. Obgleich er keine eigene Lehrtätigkeit ausübte, gingen aus seiner Schule eine Reihe ausgezeichneter Chirurgen hervor, so auch Werner Körte. W. führte eine Reihe von Operationen wieder ein, so den Luftröhrenschnitt bei Diphtherie. In den Kriegen 1866 und 1870/71 erwarb er sich besondere Verdienste als konsultierender Generalarzt. Man berief ihn 1866 in die Kommission für die Reform des "Militärmedicinalwesens" und als Examinator in die Oberstabsarztprüfungskommission. W. starb an den indirekten Folgen einer Infektion, die er sich bei einer Operation zugezogen hatte. Die Stadt Berlin ehrte W. mit dem Robert-Wilms-Denkmal und benannte 1892 ein Straße nach ihm. Sein Grab befindet sich auf dem Friedhof II der Jerusalems- und Neuen Kirche.
Nach seiner Promotion 1846 unternahm W. eine zweijährige Studienreise nach Prag und Wien, England und Frankreich. 1848 trat er als Assistent Christian August 
Bartels 