Wiltord rozpoczął karierę w Stade Rennais, gdzie w sezonie 1993/94 w 26 występach zdobył 8 bramek. W 1996 roku przeszedł do hiszpańskiego Deportivo La Coruna. Jednak nie zdążył rozegrać tam żadnego spotkania, gdyż wypożyczono go do jego poprzedniego klubu - Stade Rennais. Po powrocie do klubu, został sprzedany do Girondins Bordeaux. W trakcie gry dla tego klubu, w 1999 roku zdobył mistrzostwo Francji.

W sierpniu 2000 za 13 milionów funtów przeszedł do angielskiego Arsenalu Londyn. Rozegrał 176 spotkań dla The Gunners. Czasami wraz z Thierrym Henry występował w ataku. Grywał także na skrzydle. W sezonie 2001/02 wywalczył Puchar Anglii oraz mistrzostwo tego kraju. W czerwcu 2008 na 33 miejscu został wpisany na listę 50 najlepszych piłkarzy Arsenalu w historii.

Latem 2004, kiedy wygasła jego umowa z klubem, powrócił do Francji. Podpisał kontrakt z Olympique Lyon. W barwach tego klubu 3 razy sięgnął po mistrzostwo Francji oraz dotarł do 1/4 finału Pucharu UEFA.

W sierpniu 2007 podpisał 2-letni kontrakt ze Stade Rennais. Grał tam do roku 2009. W tym czasie wystąpił w 41 ligowych meczach oraz zdobył jedną bramkę. W styczniu 2009 roku podpisał kontrakt z innym francuskim zespołem, Olympique Marsylia