Teritorija ir izvietojusies Austrumlatvijas zemienē, Jersikas līdzenumā, Daugavas senlejas nogāzes piekājē, upes labajā krastā.
Dabas piemineklis ir vieta, kur pazemes ūdeņi no ūdens nesējslāņiem koncentrētā veidā izplūst virszemē. Viļušu avots atrodas Daugavas gultnes malā, pie labā krasta Daugavas Elernes loka lejteces daļā. Avota zemais novietojums nosaka to, ka gada ietvaros dabas piemineklis ilgstoši atrodas zem Daugavas ūdens līmeņa un ir pieejams tikai mazūdens periodā. Avota ūdens ir dzidrs, ar specifisku smaržu un dzelzs piegaršu.
Avota tips pēc hidrodinamikas ir kāpjošs jeb spiedienūdens (augšupplūsmas) avots, pēc tā izvietojuma izplūdes vietā tas ir avots – vienpatis. Avota tips pēc piederības atsevišķiem pazemes ūdeņu horizontiem ir artēzisko ūdeņu avots, pēc debita - ļoti spēcīgs avots, ūdensdeve ir aptuveni 7 L/sek, kas to ierindo debita ziņā lielāko avotu grupā Augšdaugavas novadā.
Viļušu avots ir pastāvīgs avots, kuru raksturo tā debita un ūdens temperatūras neliela sezonālā mainība un izteikta, ar ūdeni bagāta izplūdes vieta visa gada garumā. Ūdens temperatūra mainās robežās no +6,9°C ziemā līdz +7,3°C vasarā.
Avots izplūst no Gaujas svītas smilšakmeņiem, un tā ūdenī ir paaugstināts dzelzs jonu saturs. Daugavpils Universitātes Vides ķīmijas laboratorijā veiktās avota ūdens paraugu spektrofotometriskās analīzes parāda, ka Fe3+ jonu koncentrācija avota ūdenī svārstās no 2,05 līdz 2,44 mg/L, kas ļauj to ierindot dzelzsavotu grupā. Ūdenī esošie dzelzs savienojumi izgulsnējas uz avota gultnē esošā substrāta – oļiem un akmeņiem, veidojot lokālas limonīta nogulsnes. Avota ūdens ķīmisko analīžu rezultāti neapstiprināja agrāk izvirzīto domu, ka tas ir sērūdens avots.
Avota ūdens kopējā mineralizācijas pakāpe ir aptuveni 0,3 g/L, pH vērtības robežās no 7,21 līdz 8,09.
Avots laika gaitā ir mainījis izplūdes vietu. Saskaņā ar 1995. gada 20. septembrī pierakstīto “Viļušu 3” māju saimnieka A.Kokina stāstījumu, avots līdz 1975. gadam iztecējis Daugavas palienē, apmēram 3 – 4 m augstāk un apm. 15 m tālāk no krasta. Avota izteka iebrukusi, izveidojot apm. 1 m dziļu kriteni. Vēlāk māju iemītnieki konstatējuši, ka avots iztek krietni zemāk.
Dabas pieminekļa teritorijā atrodas Eiropas Savienības aizsargājamie biotopi: upju straujteces un dabiski upju posmi (3260), sausi zālāji kaļķainās augsnēs (6210) un eitrofas augsto lakstaugu audzes (6430).
