Jonathan Villar signe son premier contrat professionnel en 2008 avec les Phillies de Philadelphie et amorce sa carrière en ligues mineures la même année[2]. Il évolue toujours dans les mineures le lorsque les Phillies le transfèrent, avec le lanceur gaucher J. A. Happ et le voltigeur Anthony Gose, aux Astros de Houston contre le lanceur droitier Roy Oswalt[3].
Villar fait ses débuts dans le baseball majeur avec Houston le . Il réussit le jour même son premier coup sûr au plus haut niveau, contre le lanceur Tommy Milone des Athletics d'Oakland[4]. Il maintient une moyenne au bâton de, 243 en 58 matchs des Astros en 2013 et frappe son premier coup de circuit en carrière le face au lanceur Joe Saunders, des Mariners de Seattle.
Le [5], à son 8e match à peine dans les majeures[6], Villar réussit un vol du marbre à Baltimore contre les Orioles[7].
En 198 matchs des Astros joués de 2013 à 2015, Villar réussit 10 circuits et 42 vols de buts. Sa moyenne au bâton s'élève à, 236 et sa moyenne de présence sur les buts à, 300. Son dernier match pour les Astros est celui où il fait ses débuts en séries éliminatoires le lors du match de meilleur deuxième de la Ligue américaine : il entre en jeu comme coureur suppléant face aux Yankees de New York et vole un but[8].
Le , les Astros échangent Villar aux Brewers de Milwaukee contre le lanceur droitier des ligues mineures Cy Sneed[9].
Avec Milwaukee, il est champion voleur de buts des majeures en 2016 avec 62 buts volés.
