pracował w zachodnich Czechach i w rejonie granicy z Bawarią. 14 lutego 1990 został mianowany biskupem Czeskich Budziejowic, sakrę biskupią przyjął 31 marca 1990 z rąk biskupa pomocniczego Pragi Antonína Liški. W marcu 1991 zastąpił sędziwego kardynała Františka Tomáška na stolicy arcybiskupiej praskiej. 26 listopada 1994 Jan Paweł II wyniósł Vlka do godności kardynalskiej, nadając mu tytuł prezbitera Santa Croce in Gerusalemme.
Brał udział w sesjach Światowego Synodu Biskupów w Watykanie (w tym dwóch sesjach specjalnych, poświęconych Kościołowi europejskiemu, 1991 i 1999), kilkakrotnie reprezentował papieża na uroczystościach religijnych i rocznicowych w charakterze specjalnego wysłannika. W latach 1993–2001 pełnił funkcję przewodniczącego Rady Konferencji Episkopatów Europy.
Kardynał Vlk wypowiadał czasem uwagi pod adresem Benedykta XVI. Zaraz po konklawe w wywiadzie dla Czeskiej Telewizji stwierdził, że wybór Josepha Ratzingera na papieża był dokonany w atmosferze strachu. Na swoim blogu krytykował motu proprio Summorum Pontificum. Wbrew wyraźnemu nakazowi papieża (contrariis quibuslibet rebus non obstantibus – bez względu na wszelkie przeciwne zarządzenia), stwierdził, że zanim podporządkuje się papieskim rozporządzeniom porówna je z dokumentami Jana Pawła II i Soboru Watykańskiego II.