1968年11月18日生于美国德克萨斯州的达拉斯，其两个兄弟也都是演员。1991年毕业于德克萨斯大学

1994年以自编自演的《瓶装火箭》踏入影坛，其后出演了《狂蟒之灾》、《世界末日》、《鬼入侵》等影片。

2000年在与香港功夫巨星成龙合作主演《上海正午》之前，欧文·威尔森虽然也曾在几部颇为有名气的影片中露面，但一直无缘担当主角。

2001年接连主演《深入敌后》、《祖兰德》、《天才一家》。

2004年与本·斯蒂勒合作的重拍片《警界双雄》，《婚礼傲客》与《同居三人行》也出现了他的身影。

2006年，主演《博物馆奇妙夜》，并为动画电影《赛车总动员》配音。

2008年3月重返影坛，携手詹妮弗·安妮斯顿拍摄电影《马利和我》，并于12月25日在美国上映，该片创北美票房新纪录。

2009年5月26日，主演的电影《博物馆奇妙夜2》在美国上映。6月19日，担当制作人的电影《元年》在美国上映。9月17日，参与拍摄的电视剧《废柴联盟》在美国上映。11月13日，参与拍摄的电影《了不起的狐狸爸爸》在美国上映。

2010年6月4日，主演的电影《大丹麦狗马默杜克》在美国上映。12月17日，主演的电影《你怎知道》在美国上映。12月22日，主演的电影《拜见岳父大人3》在美国上映。

2011年2月25日，主演电影《嘿咻卡》在美国上映。6月10日，主演的电影《午夜巴黎》在美国上映。10月14日，主演的电影《观鸟大年》在美国上映。同年参与动漫电影《赛车总动员2》的配音。

2013年，参与动画《火鸡总动员》的配音。6月7日，与文斯·沃恩主演的电影《实习大叔》在美国上映。

2014年，参与拍摄电影《性本恶》。3月7日，参与拍摄点电影《布达佩斯大饭店》在美国上映。8月22日，与扎克·加利费安纳基斯主演的电影《你在这儿》美国上映。12月19日，主演的《博物馆奇妙夜3》上映。

2015年，主演电影《无处可逃》。

2016年，主演《超级名模2》、《犯罪大师》。

2017年，为动画电影《赛车总动员3》配音。主演电影《奇迹男孩》。

2020年2月1日，喜剧明星欧文·威尔逊将加盟漫威剧集《洛基》，饰演一个重要角色。

2004年与《同居三人行》女主角凯特·哈德森因戏生情，但两人于2007年5月底宣告分手。8月，欧文即传出为情自杀。

2011年4月，欧文·威尔逊带着3个月大的宝贝儿子罗伯特重返出生地夏威夷，父子俩到在沙滩上吹海风。

奥斯卡金像奖

• 2002第74届最佳原创剧本特伦鲍姆一家（提名）

金球奖

• 2012第69届电影类-音乐喜剧类最佳男主角午夜巴黎（提名）

英国电影和电视艺术学院奖

• 2002第55届电影奖-最佳剧本-原创特伦鲍姆一家（提名）

MTV电影奖

• 2006第15届最佳银幕搭档婚礼傲客（获奖）
• 2006第15届最佳喜剧表演婚礼傲客（提名）
• 2004第13届最佳银幕搭档警界双雄（提名）
• 2004第13届最佳吻戏警界双雄（获奖）
• 2003第12届最佳银幕搭档皇家威龙（提名）
• 2002第11届最佳银幕搭档超级名模（提名）

人民选择奖

• 2012第38届最受欢迎动画片配音赛车总动员2（提名）
• 2006第32届最受欢迎银幕组合婚礼傲客（获奖）
• 2005第31届最受欢迎银幕火花警界双雄（提名）

青少年选择奖

• 2009第11届最佳电影吻戏马利和我（提名）
• 2006第8届最佳电影吻戏婚礼傲客（提名）
• 2004第6届最佳喜剧电影男演员警界双雄（提名）
• 2004第6届最佳电影火花警界双雄（提名）

金酸莓奖

• 201701最差男配角奖《超级名模2》/《犯罪大师》（获奖）

成龙动作电影周-钢铁人奖

• 2016第2届成龙动作电影周之钢铁人奖最佳动作片男演员奖无处可逃（获奖）

欧文·威尔逊的事业基本分为两部分，一方面是烂仔帮的重要成员，客串着各种烂仔帮兄弟们的喜剧电影。另一方面他也是独立导演韦斯·安德森的死党，制片、编剧并主演了多部韦斯·安德森的电影。他与韦斯·安德森因为一起制作《瓶装火箭》而成名，随后由于出演《有线电视修理工》与烂仔帮结缘，之后常在烂仔帮电影中与本·斯蒂勒搭档，包括《超级名模》、《警界双雄》、《拜见岳父大人》系列等。