El ministro Villarroel Valdivia -quien presidió el tribunal de alzada más importante del país en el periodo entre marzo de 2012 y marzo de 2013- tuvo una destaca trayectoria judicial que comenzó en septiembre de 1965, como secretario del Juzgado de Letras de Linares, ciudad en la que realizó sus estudios secundarios.

Al igual que otros magistrados, Patricio Villarroel ejerció labores judiciales en paralelo a sus estudios de derecho en la Universidad de Chile, prestando juramento como abogado el 6 de mayo de 1968. En noviembre de dicho año, fue nombrado secretario del Primer Juzgado de Letras de Curicó  y, en septiembre de 1969, fue designado juez del Juzgado de Letras de Molina.

En 1974, asumió como juez del Cuarto Juzgado del Crimen de San Miguel y -siete años más tarde- como juez del Décimo Noveno Juzgado del Crimen de Santiago.

En 1990, asume como ministro de la Corte de Apelaciones de Valdivia, tribunal de alzada que le correspondió presidir en 1992 y 1999.

En septiembre de 2002, asumió como ministro de la Corte de Apelaciones de Santiago, tribunal en el que estuvo por casi doce años.