Après ses études au Conservatoire de Grenoble, Philippe est admis à l'age de quinze ans au Conservatoire National Supérieur Musique de Lyon dans la classe de Roland Daugareil. Il se perfectionne ensuite à la Guildhall School of Music de Londres dans la classe de Krzyztov Smietana, puis auprès de Rafael Oleg à la Hochschule für Musik de Bâle.
Durant ses études, il recevra également les conseils de Tibor Varga, Igor Ozim, Matis Vaystner et Marie-Annick Nicolas.

Lauréat de plusieurs concours internationaux (Avignon, Nuremberg, Musique d'Ensembles, Andrea Postacchini à Fermo, Città di Brescia), il reçoit en 2001 le 1er prix de la Fondation Internationale Nadia et Lili Boulanger.

À l’âge de vingt-et- un ans, il obtient le poste de premier violon solo de l’Orchestre National de Lorraine, puis est nommé violon solo de l'Orchestre de Chambre de Genève.
Depuis 2015, il est violon solo de l’Orchestre de Chambre de Luxembourg et est régulièrement invité comme violon solo dans de nombreux orchestres comme l’Orchestre Philharmonique de Luxembourg, le Kammerorchester Basel, l’Opéra de Marseille, l’Orquesta Sinfonica de Tenerife ou la Chambre Philharmonique.

Second violon du Quatuor Aviv avec lequel il se produit en Europe, USA-Canada, Israël, et Amérique du Sud, Philippe joue aussi régulièrement en compagnie de David Grimal au sein de l'ensemble Les Dissonances.
En compagnie de la soprano Polina Pasztircsak, il a enregistré en 2010 les Romances de Chostakovitch pour le label Ysaye Records, ainsi que l’album No piano no problem avec la harpiste Manon Louis.

Philippe est premier violon solo du Collegium Musicum Basel et Professeur de violon à la Musikakademie Basel ainsi qu'au Conservatoire de Neuchâtel.

Philippe Villafranca joue un violon de Giovanni Grancino, 1705.