M. Villeneuve a reçu le prix d'électronique quantique 2016 de l'Institute of Electrical and Electronic Engineers pour ses contributions techniques exceptionnelles au domaine de l'électronique quantique. Il est l'un des pionniers de la science de l'attoseconde au CNRC, science qui mesure en quintillionièmes de seconde les impulsions lumineuses produites par un laser pour voir, et éventuellement contrôler, le mouvement des électrons dans les atomes et les molécules. M. Villeneuve a aussi joué un rôle clé dans l'établissement du laboratoire de recherche conjoint en science de l'attoseconde (JASlab) du CNRC et de l'Université d'Ottawa, un laboratoire unique en son genre qui continue d'attirer à Ottawa les plus grands talents du monde entier dans le domaine de la physique ultrarapide.