Das 2001 anlässlich des bevorstehenden 30-jährigen Stadtjubiläums verliehene Wappen vereinigt Elemente der früheren Wappen von Villingen (roter Adler auf silber-blau gespaltenem Schild) und Schwenningen (silberner Schwan und blaues Zahnrad auf blau-silbern geteiltem Schild). Es zeigt auf einem in Silber und Blau gespaltenem Schild einen Wellenbalken in verwechselten Farben (für die Flüsse Brigach und Neckar), im oberen rechten Feld einen linksgewendeten, gelb bewehrten roten Adler (für Villingen), im oberen linken Feld einen schwimmenden silbernen Schwan mit goldenem Schnabel und goldener Zunge (für Schwenningen).

Bis zur Verleihung dieses Wappens durch das Regierungspräsidium Freiburg am 11. Dezember 2001 hatte die Doppelstadt kein eigenes Wappen geführt und musste sich des Landeswappen Baden-Württembergs bedienen.

Das historische Villinger Stadtwappen mit Helmzier und Pfauenfedern sowie Schnörkeln aus dem Jahre 1530 wurde der Stadt für ihre Erfolge im Bauernkrieg und dem Festhalten am alten Glauben verliehen, während das Schwenninger Wappen noch keine sehr lange Tradition hatte. Es wurde erst bei der Stadterhebung 1907 angenommen. Der damals in das Wappen aufgenommene Schwan ist jedoch schon in den Siegeln des Ortes von 1797 zu sehen, während das Zahnrad als Symbol der Uhrenindustrie anstelle des zuvor geführten Neckarursprungs (mit den Buchstaben N und U) aufgenommen wurde.