Вильнер начал свою политическую деятельность в социалистической сионистской партии «Хашомер Хацаир». Затем, разочаровавшись в идеях сионизма, присоединился к коммунистической партии под партийным псевдонимом «Меир Вильнер» (на идише дословно: Виленский). В 1938 г. Вильнер переехал в подмандатную Палестину. Большая часть его семьи, оставшаяся в Польше, погибла во время Холокоста.
Вильнер изучал историю в Еврейском университете в Иерусалиме. Вскоре Вильнер присоединился к Палестинской коммунистической партии, объединявшей евреев и арабов. Вильнер критиковал как британские власти, так и руководство ишува. Тем не менее, он поддержал провозглашение независимости государства и был самым младшим (в возрасте 29 лет) из лиц, подписавших Декларацию независимости в мае 1948 г.
В 1949 г. Вильнер был избран в Кнессет от Коммунистической партии Израиля («МАКИ»). После выборов 1959 г. он ушёл из Кнессета, но был вновь избран туда в 1961 г., однако снова вышел в отставку через 2 месяца после избрания.
В 1965 г. в Коммунистической партии Израиля произошёл раскол, Вильнер вместе со своими сторонниками организовал партию РАКАХ (Новый коммунистический список). Новая партия полностью поддерживала антиизраильскую политику КПСС и советского руководства. Вильнер был избран в Кнессет от партии РАКАХ на выборах 1965 г. После шестидневной войны 1967 г., которую партия РАКАХ не поддержала, на Вильнера было совершено покушение членом правой партии Гахаль.
Накануне выборов в Кнессет в 1977 г. партия РАКАХ стала частью блока Хадаш, а Вильнер вновь был избран депутатом. В 1990 г. Вильнер вышел в отставку с поста генерального секретаря КПИ и ушёл из Кнессета.
Меир Вильнер был женат на Эстер Виленски, также деятельнице Коммунистической партии. Позднее он с ней развёлся. У них было два сына.
Двоюродный брат Вильнера — израильский поэт Абба Ковнер.