Dopo non essere stato scelto nel Draft NFL 2011, Wilhoite firmò come free agent coi San Francisco 49ers. Nella sua stagione da rookie non scese mai in campo, mentre nella successiva disputò 5 partite mettendo a segno 7 tackle, coi 49ers che si qualificarono per il Super Bowl XLVII, perso contro i Baltimore Ravens[1]. Wilhoite divenne stabilmente titolare a partire dalla sua terza stagione, quando mise a segno i propri primati personali in tackle (87), intercetti (2), passaggi deviati (6), e fumble forzati (1).
Nel 2017, Wilhoite firmò con i Seattle Seahawks.[2]
^ Boyle, John, Seahawks Sign Linebacker Michael Wilhoite, su Seahawks.com, 24 marzo 2017. URL consultato l'8 novembre 2017 (archiviato dall'url originale il 12 giugno 2017).