พระเจ้าราชวรวงศ์เธอ พระองค์เจ้าวิลัยทรงกัลยา เป็นพระราชธิดาในพระบาทสมเด็จพระปิ่นเกล้าเจ้าอยู่หัว ประสูติแต่เจ้าจอมมารดาขลิบ ธิดาหลวงราชนรารักษ์ (คุณชายอิ่ม ศิลานนท์) เมื่อวันที่ 28 มกราคม พ.ศ. 2398[1]

ในสมัยรัชกาลที่ 4 พ.ศ. 2410 พระองค์เจ้าวิลัยทรงกัลยาได้โสกันต์ พร้อมกับพระราชโอรสพระราชธิดาในพระบาทสมเด็จพระจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว อีกสี่พระองค์คือ พระองค์เจ้ากฤษดาภินิหาร พระองค์เจ้าเสมอสมัยหรรษา พระองค์เจ้าอนงค์นพคุณ และพระองค์เจ้าวาณีรัตนกัญญา โดยพระราชพิธีมีพระสงฆ์สวดพระพุทธมนต์บนพระที่นั่งดุสิตมหาปราสาท 30 รูป เวลาบ่ายตั้งกระบวนแห่ไปฟังพระสงฆ์สวดพระพุทธมนต์ทั้ง 3 วัน รุ่งขึ้นแห่มาโสกันต์แล้วแห่สมโภชวัน 1 กระบวนแห่และเครื่องเล่นรายทางคล้ายกันกับโสกันต์ใหญ่ แต่มีนางเชิญเครื่องมยุรฉัตรสำรับเดียวแต่ราชยานหน้า[2]

พระเจ้าราชวรวงศ์เธอ พระองค์เจ้าวิลัยทรงกัลยา สิ้นพระชนม์ในสมัยรัชกาลที่ 5 เมื่อวันที่ 29 ธันวาคม พ.ศ. 2427 สิริพระชันษา 30 ปี พระราชทานเพลิงพระศพ ณ พระเมรุผ้าขาว วัดสุวรรณาราม เมื่อวันที่ 17 เมษายน พ.ศ. 2430[1]