Nacido en Polonia, Willenberg fue deportado con 19 años. Fue uno de los instigadores de la revuelta en Treblinka, de los pocos motines que se llevaron a cabo en los campos de exterminio durante la II Guerra Mundial.
Con otros 200 deportados, consiguió escapar del campo, donde cerca de 870.000 judíos fueron masacrados a lo largo de 13 meses.
Durante esta revuelta, los deportados quemaron una parte del campo antes de precipitarse hacia las cercas eléctricas bajo los disparos de los nazis, que mataron a la mayoría de los sublevados. Willenberg fue herido en una pierna mientras trepaba por encima de compañeros muertos para saltar la muralla del campo de concentración.
Luchó más tarde en la resistencia polaca y después, al finalizar la guerra, sirvió en el Ejército polaco. En 1950 emigró a Israel, donde trabajó como funcionario en el Ministerio de Vivienda.
Una vez jubilado, se dedicó a la escultura. Sus obras están relacionadas con sus traumas de la Shoah , como el asesinato de sus dos hermanas en Treblinka.
También dio conferencias sobre su experiencia en el campo de concentración y acompañó a varias delegaciones a Treblinka.
Igualmente escribió un libro sobre la revuelta.
Una de sus esculturas está expuesta en la residencia del presidente israelí en Jerusalén.
En un reportaje para la televisión israelí, Willenberg había confesado que su último sueño era participar en la construcción de un museo en Treblinka.