В середине 1960 гг. в нидерландском епископате стали распространяться крайние модернистские тенденции, выразившиеся в принятии в 1966 г. так называемого «Голландского катехизиса», фактически отрицавшего некоторые основополагающие догматы христианства. Несмотря на осуждение Ватиканом модернизма, новые догматические построения «Голландского катехизиса» оправдывались экуменическими тенденциями нидерландского епископата. В связи с этим Й.Г.М. Виллебрандсу, как одному из активных участников экуменического движения, было поручено нормализовать ситуацию в католической церкви Нидерландов, и 6 декабря 1975 г. он был назначен архиепископом Утрехтским, примасом Голландии и викарием Вооружённых Сил Нидерландов с сохранением за ним должности председателя СХЕ. Одновременно с назначением на Утрехтскую кафедру папа возвёл Й.Г.М. Виллебрандса в достоинство кардинала-пресвитера церкви св. Себастьяна в Катакомбах (S. Sebastiani ad Catacumbas). С 1976 г. Й.Г.М. Виллебрандс возглавлял Епископскую конференцию Нидерландов, 25 октября 1980 г. при нём был утверждён её новый временный статус. В 1978 г. Й.Г.М. Виллебрандс участвовал в работах двух конклавов, избравших папу Иоанна Павла I (25–26 августа) и папу Иоанна Павла II (14–16 октября). Оба понтифика подтверждали (28 августа и 24 октября) его нахождение на должности председателя СХЕ. С 1979 г. Й.Г.М. Виллебрандс являлся одним из сопредседателей международной смешанной богословской комиссии по православно-католическому диалогу. В 1988 г. в составе официальной католической делегации участвовал в торжествах по случаю тысячелетия Крещения Руси. Находясь на посту председателя СХЕ, Й.Г.М. Виллебрандс неоднократно бывал в Москве и Ленинграде, где служил в католических приходах и призывал местное духовенство к полному принятию богослужебных реформ 1969 г. (см. Novus Ordo). 22 ноября 1982 г. Й.Г.М. Виллебрандс оставил пост викария Вооружённых Сил Нидерландов, а 3 декабря 1983 г. – Утрехтскую кафедру и пост председателя епископской конференции. 2 мая 1988 г. был назначен кардиналом-камерленго коллегии кардиналов. По достижении им в 1989 г. 80-летнего возраста Й.Г.М. Виллебрандс утратил право на участие в конклавах. 12 декабря 1989 г. ушёл на покой, оставил пост председателя СХЕ и перестал быть членом различных конгрегаций Римской курии. В знак уважения был удостоен титула почётного председателя СХЕ. В 1997 г. Й.Г.М. Виллебрандс оставил пост кардинала-камерленго коллегии кардиналов. Является почётным доктором богословия Лувенского католического университета (1971 г.), Ленинградской духовной академии (1973 г.), Люблинского католического университета (1985), удостоен почётных званий ряда высших церковных учебных заведений Европы и Америки.