Carl Wilhelm Wilhelmson föddes 1866 i Fiskebäckskil och var en svensk målare, tecknare, grafiker, konstpedagog och professor vid Kungliga konsthögskolan.
Wilhelmson studerade vid Slöjdföreningens skola, på Göteborgs Musei Rit- och Målarskola, där bland annat Carl Larsson var lärare, och i Leipzig, Tyskland.
Han var verksam som professor både vid Valand och Konstakademien och bedrev egen målarskola.
Bland Wilhelmsons första elever vid Valand kan Ivar Arosenius nämnas. Senare var även Carl Kylberg, Agnes Cleve, Vera Nilsson och Tora Vega Holmström hans elever.
Studie till Kyrkfolk klubbades hos Göteborgs Auktionsverk för 400.000 kr.
I hans produktion återfinns främst genremålningar, gärna med marina motiv. Han var en framstående skildrare av skärgårdsbefolkningens liv. Motiv är främst hämtade runt Fiskebäckskil, Bohuslän. Hans måleriteknik kännetecknades av en tunt pålagd färg på fläckvis synlig duk.
Wilhelmson är en av den svenska nationalmålare.
Han finns representerad vid bland annat Göteborgs Konstmuseum, Nationalmuseum och Thielska galleriet i Stockholm.