Aktieris 1938.gadā beidzis Latvijas Aktieru arodbiedrības teātra skolu. Pēc absolvēšanas līdz 1940.gadam aktiera gaitas sāka Latvju Drāmas Ansamblī, kur režisora Voldemāra Pūces vadībā strāda kopā ar Mihaila Čehova audzēkņiem Irīnu Liepu, Artūru Kalēju, Mildu Klētnieci, Valiju Skujenieci, Pēteri Vasaraudzi, jau pirmajos karjeras gados spēlējot vadošās lomas – Antiņu Raiņa "Zelta zirgā" un Vari A. Brigaderes "Maijā un Paijā".
1940.gadā aktieris īsu brīdi strādāja Latvijas Nacionālajā teātrī, bet, dibinoties Bērnu un Jaunatnes teātrim, pārgāja darbā uz jauno teātri. Ļ.Tolstoja "Zelta atslēdziņā" M.Ķimelis spēlēja Buratino teātra atklāšanas izrādē. Līdz brīdim, kad Vācu okupācijas laikā teātris tiek likvidēts, partnerībā ar Mildu Klētnieci M.Ķimelis rada vairākas gaišas, dzīvi apliecinošas lomas.
Latvijā ienākot vācu karaspēkam, Vilis Ķimelis un viņa sieva Dagmāra Lācis, kas bija dzīvojusi Padomju Krievijā, tika apcietināti un gadu pavadīja cietumā. Pēc atbrīvošanas aktieri iesauc Latviešu leģionā, no kura viņš dezertē, tādēļ slēpjas līdz kara beigām. Teātrī viņš atgriežas 1945.gadā, kad Jaunatnes teātris atsāk darbu – režisora B.Praudiņa iestudētajā Raiņa "Krauklītī" V.Ķimelis spēlē Venta lomu. Seko A.Upīša "Laimes lāča" Ješka, A.Brigaderes, A.Salses, V.Rozova u.c. latviešu un padomju autoru lugu puikas. Aktiera darbā izpaužas raksturotāja talants un laba humora izjūta.
No 1961.gada līdz 1971.gadam, direktora N.Kārkliņa un galvenā režisora Ā.Šapiro aicināts, V.Ķimelis uzņemas arī Jaunatnes teātra direktora vietnieka pienākumus. Desmit gadus viņa vadībā spiedīgajos padomju laikos tika radīti spožāki scenogrāfu A. Freiberga, I.Blumberga, V.Kovaļčuka darbi slavenajām Ā.Šapiro, P.Pētersona un N.Šeiko izrādēm.
V.Ķimelis epizodiskās lomās filmējies daudzās klasiskās latviešu filmās – “Ceplis”, “Egle rudzu laukā”, “Īsa pamācība mīlēšanā”, “Tās dullās Paulīnes dēļ” u.c.
No 2006.g aktieris bija Valsts Kultūrkapitāla fonda mūža stipendiāts.