Profesor Wilmut je predvodio grupu naučnika na Institutu Roslin na Univerzitetu u Edinburgu koji je klonirao ćeliju iz koje je nastala ovca Dolly, rođena 5. jula 1996. godine.
"Bio je titan naučnog svijeta", rekao je profesor Sir Peter Mathieson, direktor i prorektor Univerziteta u Edinburgu, dodajući da je Wilmutov eksperiment "transformirao naučno razmišljanje u to vrijeme".
Dok su ovce prethodno bile klonirane iz embrionalnih ćelija, Dolly je bila prva stvorena od kultivisane mliječne ćelije – kombinujući mliječnu žlijezdu šestogodišnje ovce Finn Dorset i jajnu ćeliju uzetu od škotske crne ovce.
Kloniranje je označilo vrhunac karijere za Wilmuta, koji je radio na polju nauke o životinjama i krioprezervacije od kasnih 1960-ih. Godine 1973. bio je dio tima na Univerzitetu u Cambridgeu koji je stvorio Frostieja, prvo tele koje je rođeno iz zamrznutog embriona.
Kada je vijest o Dollynom kloniranju prvi put izašla u Observeru u februaru 1997. godine, izazvala je medijsku pomamu i javnu debatu o etici kloniranja, uključujući i strah da bi se ta tehnika u budućnosti mogla koristiti za kloniranje ljudi.
Wilmut je opisao mogućnost kloniranja ljudi kao "odvratnu", rekavši za New York Times da njegov rad "nema nikakve veze sa stvaranjem kopija ljudskih bića". Umjesto toga, rekao je da će ovo otkriće omogućiti naučnicima da proučavaju genetske bolesti za koje ne postoji poznat lijek.
Dolly, koja je u šali dobila ime po country pjevačici Dolly Parton, rodila je šest jagnjadi, a ostatak života provela je među stadom na Institutu Roslin, u blizini Edinburga. Uspavana je 2003. godine, sa šest godina, nakon što je bolovala od artritisa i bolesti pluća izazvane virusom.
Nakon njene smrti, njeno tijelo je donirano Nacionalnom muzeju Škotske, gdje je izložena od 2003. godine.
Godine 2007. rođene su još četiri ovce iz iste serije ćelija kao i Dolly, koje su korištene u istraživanju dugoročnih zdravstvenih efekata kloniranja.
Wilmutov interes za ovu oblast nastavio se tokom njegove karijere, a posebno je svoju pažnju usmjerio na istraživanje kako se matične stanice mogu koristiti u regenerativnoj medicini.
Godine 2006. postavljen je za prvog direktora MRC Centra za regenerativnu medicinu na Univerzitetu u Edinburgu, a dvije godine kasnije proglašen je za viteza zbog zasluga u nauci.
Penzionisan je 2012. godine, a 2018. otkrio je da mu je dijagnosticirana Parkinsonova bolest.
Obraćajući se novinarima uoči Dollyine 20. godišnjice 2016. godine, Wilmut je rekao da bi bez Dolly istraživanje matičnih ćelija zaostalo barem 20 godina.
