Il dispute son premier test match le contre l'équipe d'Australie, et son dernier test match contre l'équipe d'Angleterre le . Il joue 23 matchs et il participe notamment à la victoire sur les Wallabies en 1947 et à celle sur les All Blacks en 1953.
Gwilliam est le capitaine du pays de Galles à 13 reprises, notamment lors des Grands chelems en 1950 et 1952 : il est depuis le seul joueur gallois à avoir porté le brassard de capitaine à l'occasion de deux Grands chelems[3].
Il connaît également six sélections avec les Barbarians de 1949 à 1951[2].