一向自視為麻煩製造者的歐文威爾森在德州長大，母親是一位攝影師，父親是廣告經理人，他家三兄弟另外兩位安德魯、盧克也都是演員。歐文威爾森自幼讀書期間就放蕩不羈，曾經被某中學開除過。他還曾在一所軍事學院就讀過一陣子。不過後來還是考上了位於奧斯丁的德州大學。大學教育對威爾森來說，並非學到多少知識，而是結交了一位摯友，即魏斯安德森（Wes Anderson）。兩人在1996年合寫了劇本《脫線沖天炮》，這個劇本後來輾轉落到了詹姆斯布魯克（James L. Brooks）手中，布魯克非常大方的出資500萬美金，於是好萊塢就多了一名天才演員、天才導演。威爾森拍完《脫線沖天炮》後前往好萊塢發展。很明顯，威爾森是天生的演員料，他剛到好萊塢的第一年就因為喜劇賣座片《王牌特派員》The Cable Guy大受歡迎。隨後的《大蟒蛇：神出鬼沒》Anaconda、《鬼入侵》The Hunting、《門當父不對》Meet the Parents等一系列影片的成功，馬上讓威爾森成為一線演員。此外，他還繼續與安德森合作，撰寫了劇本《天才一族》The Royal Tenenbaums。

2005年，威爾森與知名喜劇演員文斯范恩（Vince Vaughn）搭檔演出《婚禮終結者》，獲得了空前的票房成績。近幾年，威爾森仍舊保持了很好的行情，片約不斷，《大吉嶺有限公司》、《博物館驚魂夜2》、《博物館驚魂夜3》都是備受矚目的佳片或賣座片。與伍迪艾倫合作的《午夜．巴黎》也大獲好評。2015年威爾森演出《無處可逃》No Escape、《笨賊樂盜家》Masterminds，2016年演出《名模大間諜2》，2017年將再度為《Cars3閃電再起》配音和演出全球暢銷小說改編《奇蹟男孩》參與的演員有茱莉亞羅勃茲、天才童星雅各特倫布雷同台飆戲。

如今歐文威爾森雖然常常主演好萊塢A級大製作，但他始終將自己看作一個創作人，他覺得電影於他，最大的激情還是來自編劇。威爾森外型就是比較給人典型的那種怪咖幽默的感覺，尤其是他那個斷了兩次的鼻子。他實際表演的時候，最大的特色是即興表演即興創作。比如早年成名作《脫線沖天炮》中那些最逗趣的台詞，就是他在現場即興發揮的結果。威爾森合作最頻繁的影人除了魏斯安德森之外，就是班史提勒（Ben Stiller）。兩人最精彩的一次合作為《警網雙雄》。影片描寫這兩人飾演的警探聯手破獲一起案件過程中發生的糗事。這是一部根據七○年代著名影集改編而成的影片，威爾森在片中不羈的氣質，極為吻合那個時代的人物角色。並且在片中，他還展露歌喉，演唱了影片的主題曲。不過，最顯威爾森喜劇表演功力的影片，還是要數《婚禮終結者》。威爾森以極大反差的冷幽默方式，非常完美的詮釋了各個出戲的橋段。〈紐約觀察家〉毫不客氣的評價此片的成功完全歸功於威爾森的精彩表演。而導演大衛多布金（David Dobkin）也承認，沒有威爾森的演出，影片絕不可能那麼成功。