Atleta do Tricolor desde 2012, quando iniciou o processo de formação em Cotia com apenas dez anos de idade, Pedro Vilhena renovou o seu vínculo com o São Paulo até 31 de dezembro de 2026 – o antigo era válido até 31 de julho de 2024.
O jogador de 21 anos estreou pelo time principal nesta temporada: entrou no decorrer da partida com o Fortaleza, no Morumbi, no dia 20 de setembro, pelo Campeonato Brasileiro.
Antes da primeira oportunidade no profissional, com o técnico Dorival Júnior, o meia já havia sido relacionado para duelos do Tricolor com os últimos três treinadores do São Paulo: Fernando Diniz, Hernán Crespo e Rogério Ceni.
Pelas categorias de base do clube, Pedro Vilhena foi campeão da Base Brasil Sub-13 (2015), do Campeonato Paulista Sub-17 (2019) e da FAM Cup Sub-17 (2019), além de ter uma convocação para a Seleção Brasileira Sub-17.