Heykelcik 7 Ağustos 1908'de, Tuna nehri yakınındaki Willendorf köyünde demiryolu çalışmaları sırasında işçi Johann Veran tarafından bulundu; arkeolog Josef Szombathy figürün önemini hemen kavradı. Yaklaşık 11 santimetrelik bedeni, dünyaca tanınan bir prehistorik imge hâline geldi: vurgulu göğüsler, geniş kalçalar, yüzü olmayan ve örgülü görünen başlık ya da saçla kaplı küre biçimli bir baş.

Eserin yapıldığı oolitik kireçtaşı Willendorf çevresinde bulunmaz; en yakın olası kaynak yüzlerce kilometre uzakta, kuzey İtalya çevresindedir. Bu durum, ya hammaddenin ya da bitmiş figürün uzak mesafelere taşındığını gösterir — Üst Paleolitik avcı-toplayıcı topluluklar arasında bir tür temas ağının kanıtı. Heykel ayrıca kırmızı aşı boyasıyla kaplanmış; bugün çıplak gözle bile pigment izleri ayırt edilebiliyor.

Figürün anlamı uzun süredir tartışmalıdır. "Doğurganlık tanrıçası" yorumu 20. yüzyıl başının popüler okumasıydı; bugün araştırmacılar daha temkinli — figür bir öz-portre, bir kadın atasının temsili, ritüel nesnesi ya da kişisel bir muska olabilir. "Venüs" adı bile yanıltıcıdır: 19. yüzyıl Avrupa'sının klasik antik referansına yapılmış geriye dönük bir göndermeden ibarettir.

Willendorf Venüsü bugün Viyana'daki Naturhistorisches Museum'da, özel bir vitrinde sergileniyor; müzenin en çok ziyaret edilen tek nesnelerinden biridir.