Velilla kariyerine 1998'de başladı ve İspanyol sprint sahnesinde hızla öne çıktı. İlk ulusal şampiyonluğunu 2000 yılında 100 metrede kazandı ve o zamandan beri çeşitli bireysel ve bayrak yarışlarında 11 ek İspanyol şampiyonluğu elde etti.
Uluslararası sahnede Velilla, İspanya'yı Olimpiyat Oyunları, Dünya Şampiyonası ve Avrupa Şampiyonası da dahil olmak üzere çok sayıda büyük yarışmada temsil etti. En büyük başarısı 2007 Avrupa Salon Atletizm Şampiyonası'nda elde edildi ve 60 metre koşusunda altın madalya kazandı. Velilla ayrıca 2009 Akdeniz Oyunları'nda 100 metrede gümüş madalya kazandı.
Atletik başarılarına ek olarak Velilla, fiziksel aktiviteyi teşvik etmek ve sporda daha fazla cinsiyet eşitliğini savunmak da dahil olmak üzere sporla ilgili çeşitli girişimlerde yer aldı. Motivasyonel bir konuşmacıdır ve sıklıkla medya ve eğitim programlarında yer almaktadır.