Maestro de la arquitectura moderna en Venezuela. Hijo del diplomático venezolano Carlos Antonio Villanueva y de Paulina Astoul. Nieto de Laureano Villanueva. Realizó sus estudios de educación media en el Lycée Condorcet de París y los superiores en l’ École des Beaux-Arts (1920), bajo la dirección de Gabriel Héraud.
Graduado en 1928, regresó para establecerse en el país. Las obras desarrolladas por Villanueva durante sus primeros 10 años de actividad profesional, tuvieron un marcado carácter ecléctico derivado tanto a su educación académica como a las condiciones culturales que imperaban en Venezuela para ese momento.
En este lapso entró a trabajar en el Ministerio de Obras Públicas, permaneciendo luego al servicio del estado. Entre las principales proyectos llevados a cabo en este tiempo figuran el hotel Jardín de Maracay (1929), de simplificadas formas neobarrocas y afrancesadas; la Plaza de Toros de la misma ciudad (1933), y el Museo de Bellas Artes (1934-1935), obras en las que tomó en consideración los elementos neoclásicos (jardín y patios aporticados con columnas neoclásicas) tradicionales de la arquitectura venezolana, lo cual mantuvo también en el contiguo Museo de Ciencias Naturales, concebido como una sucesión axial de espacios diferenciados en sus dimensiones y formas.
En 1944 comienza el proyecto de la Ciudad Universitaria de Caracas, que a partir del conjunto del hospital, se desarrolla durante los 16 años siguientes. El más notable grupo de edificios de esta obra lo constituyen el Aula Magna y la Biblioteca, unidas con la plaza cubierta. En el aula Magna, cuyas monumentales formas de concha de concreto tienen rasgos lecorbusierianos, fue lograda con la colaboración del escultor norteamericano Alexander Calder, lo que derivó en una perfecta integración de la arquitectura con los elementos esculturales suspendidos (nubes del techo) que cumplen funciones acústicas.
