Dibināts pēc muižupagastu likvidēšanas sakarā ar 1866. gada pagastu pašvaldību likuma pieņemšanu.
1945. gada 10. septembrī pagastā izveidoja Vilzēnuciema padomi. 1947. gada 16. oktobrī pagastu iekļāva jaunizveidotajā Limbažu apriņķī. Ciema padomi likvidēja 1947. gada 18. novembrī, bet atjaunoja līdz ar pagasta likvidēšanu 1949. gada 31. decembrī, ciemu iekļaujot Alojas rajonā. Mūsdienās Vilzēnu pagasta teritorija iekļauta Limbažu novada Braslavas pagastā.