Villi Hermann è nato nel 1941 a Lucerna. Di madre ticinese e padre svizzero tedesco, studia arti figurative a Lucerna, a Krefeld e poi a Parigi. Negli anni 1964–65 espone a Lucerna e Lugano i suoi primi quadri e disegni e le sue litografie. In seguito frequenta la London School of Filmtechnique (LSFT), dove si diploma nel 1969. Tornato in Svizzera (dapprima a Zurigo, poi in Ticino), inizia a lavorare come cineasta indipendente, collaborando parallelamente con la Televisione svizzera di lingua tedesca e con la RSI, realizzando documentari e servizi culturali.

Nel 1977, con il film San Gottardo, si aggiudica il Pardo d’argento al Festival di Locarno.
Nel 1981 esce Matlosa, presentato in concorso al Festival di Venezia e al Festival di Locarno, dove nel 1986 tornerà a presentare Innocenza. Sempre nel campo della fiction, ha inoltre realizzato Bankomatt, (1989) – selezionato a Berlino – e Choisir à vingt ans, del 2017.

Nel 2011, Villi Hermann ha vinto il Premio Cinema Ticino del Locarno Film Festival.
Recentemente è stato presentato il suo nuovo documentario dedicato all’artista ticinese Flavio Paolucci, intitolato Flavio Paolucci da Guelmim a Biasca.

Nel 1981 ha fondato a Lugano la propria casa di produzione, Imago Film, con la quale si impegna a produrre anche giovani registi della Svizzera italiana.