Nel suo palmarès figurano anche la vittoria delle classifiche generali di Giro del Belgio e Quatre Jours de Dunkerque, oltre che numerose semi-classiche. Al suo attivo conta anche tre partecipazioni ai Campionati del mondo e un piazzamento nei primi dieci nella classifica generale del Tour de France (nel 1982).
Eccellente dilettante, vinse molto nella categoria, fece parte della spedizione belga ai Giochi olimpici di Montréal nel quartetto impegnato nella 100 km a squadre. Riuscì a mettersi in evidenza fra i dilettanti sia nelle volate sia nelle prove a cronometro.
Nel 1980 vinse la classifica generale della Vuelta a Andalucía oltre a due frazioni, mentre al Giro del Belgio non gli riuscì la difesa del titolo che dovette cedere per poco più di un minuto all'olandese Gerrie Knetemann. In questa stagione raccolse molti successi nelle kermesse e nei criterium tipici del Belgio e si aggiudicò un'altra semi-classica nazionale, il Ronde van Limburg. Ben figurò anche nella Campagna del Nord, con due onorevoli settimi posto a Parigi-Roubaix e Amstel Gold Race; tuttavia fu in terra Svizzera che ottenne i migliori risultati della stagione. Difatti oltre a un quinto posto nel Campionato di Zurigo e il nono nella generale del Tour de Romandie ottenne ben sei, prologo compreso, affermazioni di tappa consecutive al Tour de Suisse. Chiuderà la rassegna elvetica in quinta posizione assoluta, portando a casa anche la vittoria della speciale classifica a punti. A fine stagione vincerà la sua prima importante classica, la Parigi-Tours.
Stessa fortuna, nella Grande Boucle la ebbe nell'annata successiva, in più oltre a terminare la competizione riuscì a piazzarsi in settima posizione nella classifica generale vinta da Bernard Hinault. In questa stagione nelle brevi corse a tappe raccolse molti risultati, sia con vittorie di tappa sia con buoni piazzamenti nelle classifiche finali, fra i quali vanno menzionati il secondo posto alla Tre Giorni di La Panne, ed il sesto alla Tirreno-Adriatico. Nelle corse in linea fu secondo a Le Samyn e terzo alla E3 Harelbeke. Questa del 1982 fu tuttavia l'ultimo anno in cui Willems riuscì a realizzare importanti risultati. Seguiranno infatti stagioni più opache fino al ritiro definitivo nel 1985.
Nel 1983 sfiorò la vittoria nella sesta tappa del Tour e, nuovamente, non portò a termine la competizione. Stessa sorte la ebbe alla Vuelta a España, alla prima, e unica, partecipazione. Nel 1984 finì il Giro d'Italia, anche qui si trattò della sua prima ed unica partecipazione; due quinti posti, nella quindicesima e ventiduesima tappa furono i suoi migliori piazzamenti.