После окончания высшего театрального училища имени Михаила Щепкина Ирина Вилкова в 2007 году присоединилась к творческому коллективу Театра.doc. С 2004 года актриса участвовала более чем в пятидесяти фильмах, исполняя как эпизодические, так и главные роли.

Дебют Вилковой на съемочной площадке состоялся в драме Карена Шахназарова «Всадник по имени Смерть». В 2013 и 2015 годах актриса снималась в фильмах «Интимные места» и «Ее звали Муму», где были сцены с ее обнажением.