Willumsen wurde 1940 im Kopenhagener Stadtteil Nørrebro geboren. Nach ihrem Schulabschluss 1960 arbeitete sie u. a. im Büro, in einer Bibliothek, im Kunsthandel und in einem Laboratorium, bevor sie 1965 mit ihrer ersten Veröffentlichung, der Kurzgeschichtensammlung Knagen, hervortrat.[1] Seitdem erschienen von ihr zahlreiche Romane und Romanbiografien, Kurzgeschichtensammlungen, Dramen und Gedichte.
Im deutschsprachigen Raum wurde Willumsen insbesondere mit ihrer Romanbiografie Bang. En roman om Herman Bang (1996/1997; dt. 1998 als Bang) bekannt, die vor allem immer wieder auf das Lebensschicksal der jahrzehntelangen polizeilichen Verfolgung und gesellschaftlichen Ächtung des dänischen Schriftstellers und Journalisten Herman Bang (1857–1912) als Homosexueller in Dänemark und in sämtlichen europäischen Ländern, die er besuchte oder in denen er Fuß zu fassen versuchte, hinweist. 1997 wurde Willumsen für Bang mit dem Literaturpreis des Nordischen Rates ausgezeichnet.
Willumsen war von 1963 bis zu seinem Tod mit dem Lyriker und Dramatiker Jess Ørnsbo (1932–2019) verheiratet; ihr gemeinsamer Sohn ist Tore Ørnsbo (* 1970), der ebenfalls Dichter ist. Willumsen lebt in Vesterbro, Kopenhagen.
