Jean Vilar quitte sa ville natale et « monte » à Paris en 1932 pour préparer une licence de lettres. Il suit par ailleurs les cours de philosophie d'Alain et l'enseignement théâtral de
Charles Dullin.
Il apparaît pour la première fois sur scène en 1935 dans la figuration du Faiseur d'Honoré de Balzac au théâtre de l'Atelier.
En 1940, il rejoint le théâtre ambulant La Roulotte, d'André Clavé, qu'il codirige, et participe aux tournées de Jeune France. Après sa première mise en scène, celle de La Danse de mort d'August Strindberg en 1942, il fonde sa propre compagnie, la compagnie des Sept, en 1943.
Jean Vilar présente le premier spectacle, composé de trois pièces, du Théâtre de Poche Montparnasse : Orage d'August Strindberg, Césaire de
Jean Schlumberger, Veuve d'Henry Becque.
Il gagne en notoriété en 1945 grâce au Meurtre dans la cathédrale de T.S. Eliot, créé au théâtre du Vieux-Colombier.
André Barsacq le met en scène dans Roméo et Jeanette de
Jean Anouilh avec, pour la première fois,
Maria Casarès au Théâtre de l'Atelier en 1946.
En 1947, il organise du 4 au 10 septembre dans la cour d'honneur du palais des Papes, à Avignon, la Semaine d'art dramatique en Avignon, qui devient le Festival d'Avignon. Il dirigera le festival jusqu'à sa mort en 1971.
Vilar est nommé à la tête du Théâtre national populaire (TNP) en 1951 à l'instigation de Jeanne Laurent, sous-directrice des Spectacles et de la Musique. Il cherche à rendre le théâtre accessible au plus grand nombre notamment en abaissant le prix des places.
Cette quête se conclut par une forme de politisation à partir de 1961 : les pièces proposées ne cessent de traiter du fascisme en pleine guerre d'Algérie.
Vilar ne demande pas le renouvellement de son mandat à la tête du TNP qui s'achève en 1963.
Georges Wilson lui succède. Il se consacre dès lors entièrement au Festival d'Avignon. Celui-ci se développe et s'institutionnalise au point que le directeur devient la cible d'importantes critiques ; après Mai 68, il est conspué par des étudiants aux cris de « Vilar = Salazar ».
Sa proposition d'accorder 1 % du budget de l'État à la culture formulée à la fin des années 1970 est restée célèbre. Ce chiffre de 1 % était déjà celui demandé au financement d'oeuvres d'art pour toute réalisation de bâtiment.
Pour les décors et costumes de ses créations Jean Vilar aura notamment fait appel à Léon Gischia, Alfred Manessier, Mario Prassinos et Gustave Singier.
Jean Vilar est inhumé dans la partie basse du cimetière marin de Sète (34).
Plusieurs dizaines de bâtiments et de lieux publics portent son nom (dont en particulier l'ancien TNP de Suresnes dans les Hauts-de-Seine, et le Théâtre de la mer à Sète dans l'Hérault).