וילסון נולד בצ'לטנהאם שבבריטניה, והיה הילד החמישי במשפחתו של הרופא ד"ר אדווארד תומאס וילסון ואשתו, מרי אגנס, שגידלה עופות בחווה סמוכה. הוא היה ילד מוכשר, רגיש ושובב, שפיתח מגיל צעיר אהבה לטבע ולציור. אחרי תקופת לימודים בפנימייה חזר להמשיך את לימודיו בצ'לטנהאם, שם עשה חלק גדול מילדותו ונעוריו. בגיל תשע הודיע להוריו על כוונתו להיות חוקר טבע. אביו עודד והדריך אותו לצייר את חיות הבר והצמחייה בשדות שסביב החווה. אחרי שעבר בהצטיינות את בחינות הכניסה לאוקספורד ולקיימברידג', החל את לימודיו בקולג' גונוויל וקאיוס בקיימברידג', שם למד מדעי הטבע. בתקופה זו פיתח אמונה נוצרית עמוקה ופרישות סגפנית, שבהן חי כל חייו. הוא למד רפואה בלונדון ועסק בעבודה מסיונרית בשכונות העוני בזמנו הפנוי. בפברואר 1898, זמן קצר לפני הסמכתו לדוקטור לרפואה, חלה וילסון בשחפת, כתוצאה מהידבקות בעבודתו המסיונרית. בתקופת החלמתו הממושכת בנורווגיה ובשווייץ פיתח את כשרונותיו האמנותיים. בשנת 1900 הוסמך כרופא ובשנה שאחריה התמנה לרופא זוטר בבית החולים הכללי בצ'לטנהאם. ב-16 ביולי 1901 נשא לאישה את אוריאנה סופר וכעבור שלושה שבועות יצא לאנטארקטיקה כחבר במשלחת דיסקברי של רוברט פלקון סקוט.
וילסון השתתף בשתי משלחות בריטיות לאנטארקטיקה: "המשלחת הבריטית הלאומית לאנטארקטיקה" (משלחת דיסקברי) ומשלחת טרה נובה, שתיהן בפיקודו של סקוט. במשלחת הראשונה, מ-1901 עד 1904, פעל וילסון כרופא-מנתח זוטר, זואולוג וצייר המשלחת, שעמה יצא לדרך ב-6 באוגוסט 1901. המשלחת הגיעה לאנטארקטיקה בינואר 1902. ב-2 בנובמבר 1902 יצאו וילסון, סקוט ושקלטון למסע שהיה, אז, הנתיב הדרומי ביותר שאיזה שהוא חוקר הגיע אליו מאז ומעולם. למשלחת היו כלבים אך הם לא היו מנוסים בשימוש בהם והמזון שהובא בשביל הכלבים התקלקל. לאחר שרבים מן הכלבים מתו, פנו חברי המשלחת אחור ב-31 בדצמבר 1902, לאחר שהגיעו לקו הרוחב '82°17 דרום. הם הרחיקו כדי 480 ק"מ דרומה מכל נוסע שקדם להם והיו במרחק 768 ק"מ בלבד מן הקוטב. מצבו של שקלטון הלך והתדרדר במהירות, הוא גנח דם, לקה בהתקפי עילפון ולא יכול היה לעזור בגרירת המזחלת. סקוט ווילסון, שגם מצבם לא היה טוב, נאבקו להחזיר את המשלחת לבסיס. הצלחת חילוצם הייתה מוטלת בספק, אבל 93 ימים אחרי היציאה לדרך, לאחר שגמאו 1536 ק"מ הגיעו בפברואר 1903 אל ה"דיסקברי" ואל הביטחון. כעבור חודש נשלח שקלטון, שנפגע יותר מחבריו מצפדינה ומתשישות, הביתה לפני המועד, בספינת האספקה, "מורנינג". עם שובו של וילסון, הציע לו שקלטון להצטרף אל משלחת נמרוד שלו אל אנארטקטיקה בשנת 1907, אך וילסון, גם מתוך נאמנות לסקוט, דחה את בקשתו.
ב-15 ביוני 1910, יצא וילסון להפלגה מקארדיף על ה"טרה נובה", כממונה על הצוות המדעי במשלחת האחרונה של סקוט. לאחר עצירות באיי מדיירה, דרום טרינידד, דרום אפריקה, אוסטרליה וניו זילנד, נלכדה ה"טרה נובה" למשך שלושה שבועות בקרח דחוס, ולבסוף הגיעה לכף אוונס במצר מקמרדו בראשית ינואר 1911. במקום נבנה צריף למחנה בסיס וכעבור 3 שבועות החלה העבודה לבסס את תחנות האספקה לקראת המסע אל הקוטב הדרומי בבוא האביב אל חצי הכדור הדרומי. עקב תנאי מזג אוויר גרועים וסוסי פוני חלשים, שלא הורגלו באקלים, נקבעה נקודת האספקה העיקרית, "תחנת טון אחד", 56 ק"מ צפונית ממיקומה המתוכנן ב-80° דרום, עובדה שתתגלה כמכרעת במסע חזרה מן הקוטב בשנה שלאחריה.
את המסע הזה הגה ותכנן וילסון. הוא העלה את הצורך במסע כזה בפרק הזואולוגיה של הדין וחשבון המדעי של משלחת דיסקברי, וראה חשיבות במעקב אחר המחקר המוקדם הזה. ניסיון להשיג ביצי פינגווין דגורות נעשה גם במשלחת דיסקברי, אך הביצים שנאספו אז היו "מתות", ללא עוברים, ולכן פסולות למטרות המחקר. מטרתו המדעית של המסע הייתה להשיג הפעם ביצים של פינגווין קיסרי מאתר הדגירה הסמוך לכף קרוזייה בשלב עוברי מוקדם, כדי ש"אפשר יהיה לעמוד על נקודות מסוימות בהתפתחות הציפור".[1] כדי להשיג את הביצים בשלב הדגירה המוקדם המתחייב נדרש מסע בעיצומו של החורף. מטרה משנית הייתה לערוך ניסויים במכסות מזון וציוד כהקדמה למסע הקוטב בקיץ הבא.[2] סקוט אישר את התוכנית,אם כי בחשש ובאי-רצון, וקבוצה שכללה את וילסון, באוארס וצ'רי-גארארד יצאה לדרך ב-27 ביוני 1911.[3]
מסע בתקופת החורף האנטארקטי היה דבר שלא נוסה קודם; סקוט כתב, שהיה זה "מעלל נועז, אבל האנשים הנכונים הם שיצאו להתנסות בו."[4] צ'רי-גארארד תיאר לאחר זמן את אימי אותם 19 ימים שנדרשו למסע בן 97 הק"מ אל כף קרוזייה. ציוד, בגדים ושקי שינה העלו קרום קבוע של קרח; ב-15 ביולי ירדה הטמפרטורה אל מתחת ל-60° צלזיוס - "109 מעלות כפור - קר ככל שהיה מישהו רוצה לשאת בעלטה ובבגדים מכוסי-קרח", כתב צ'רי-גארארד. לעיתים קרובות קרה, שבמשך יום תמים הצליחו לעבור רק מעט יותר משני קילומטרים.[5]
ב-1 בנובמבר 1911 יצאו 14 אנשים מכף אוונס במסע הארוך אל הקוטב הדרומי. כעבור 79 ימים היה וילסון אחד מן החמישה שהגיעו אל הקוטב ב-18 בינואר 1912, וגילו שהקוטב נכבש על ידי חוקר הקטבים הנורווגירואלד אמונדסן וצוותו, רק חמישה שבועות קודם לכן.
מסעם חזרה היה תוך זמן קצר למאבק נואש, בגלל תנאי מזג אוויר קשים באופן חריג. הקצין הזוטר אדגר אוונס מת ב-17 בפברואר, סמוך לבסיס של קרחון בירדמור, כנראה עקב פגיעה מוחית שארעה כאשר נפל לבקע שבועיים קודם לכן. אז, מתוך רצון לאפשר לחבריו להינצל, יצא סרן לורנס אוטס מן האוהל, באמרו לחבריו, "אני רק יוצא החוצה ואולי אתעכב קצת". הוא גרר עצמו אל מותו ב-16 במרץ, לאחר שרגליו הקפואות פיתחו נמק. וילסון, סקוט ובאוארס המשיכו הלאה עוד שלושה ימים והתקדמו יותר מ-32 ק"מ אבל סופת שלגים עזה עצרה אותם בדרכם ב-20 במרץ, 17.6 ק"מ לפני הגיעם אל תחנת המזון "טון אחד", שהייתה יכולה להציל את חייהם. הסופה נמשכה ימים ארוכים ולפני ששככה אזלה אספקת הדלק והמזון שברשותם. חלשים, קפואים ורעבים מכדי להמשיך, מתו השלושה באוהלם ב-29 במרץ או סמוך אליו (מועד הרישום האחרון של סקוט ביומנו), עדיין במרחק 236 ק"מ ממחנה הבסיס שלהם. גופותיהם נמצאו על ידי משלחת חיפוש באביב הבא, ב-12 בנובמבר 1912. המשלחת הפילה עליהם את אוהלם וקברה אותם במקום משכבם תחת גלעד של שלג, שבראשו צלב עשוי מצמד מגלשיים. כשדבר הטרגדיה נודע בבריטניה בפברואר 1913, עוררה הבשורה המרה אבל לאומי שכמותו כמעט לא נודע מאז.
וילסון, שחברי המשלחת הצמידו לו את כינוי החיבה "הדוד ביל", היה איש סודם של רבים, שכיבדו אותו על כושר השיפוט, כישורי התיווך והפישור שלו ומסירותו לזולת. לפי כל הידוע, וילסון היה כנראה חברו הקרוב ביותר של סקוט במשלחת. סקוט כתב "לעולם אינני מוצא את המילים הנכונות כשאני מדבר על ביל וילסון. אני מאמין, שהוא באמת ובתמים האדם המעולה ביותר שפגשתי מעודי." במכתב אל אשתו של וילסון כתב סקוט,
אם מכתב זה מגיע אלייך, הרי שביל ואני עזבנו יחד את העולם. אנו קרובים עכשיו מאוד לקצנו והייתי רוצה שתדעי, כמה נפלא היה ביל לקראת הסוף - תמיד שומר על רוח טובה ומוכן להקריב את עצמו למען זולתו, ללא מילה אחת של גינוי כלפי על שהובלתי אותו לצרה הזאת. הוא איננו סובל, למרבה המזל, לפחות לא יותר מאי-נוחות קלה פה ושם.
מעיניו נשקף מבט כחול ונינוח של תקווה ודעתו רוגעת בקורת הרוח שהוא שואב מן האמונה בראיית עצמו כחלק מן התוכנית הכבירה של הכל-יכול. אין בכוחי להביא לך עוד ניחומים מעבר לאמירה, כי ביל מת כפי שחי, גבר אמיץ ונאמן - הטוב בשותפים והמסור בחברים. כל לבי יוצא אלייך בצער וחמלה.[6]
כשמשלחת חיפוש גילתה את המחנה האחרון של סקוט בנובמבר 1912, באוארס ווילסון נמצאו קפואים בשקי השינה שלהם. שק השינה של סקוט היה פתוח וגופו נמצא בחלקו מחוץ לשק - זרועו השמאלית הייתה מונחת על וילסון.
בקולג' גונוויל וקאיוס נשמר דגל הקולג', שווילסון לקח עמו אל הקוטב הדרומי.
מדיה
בסרט "סקוט באנטארקטיקה", שיחק את וילסון הרולד וארנדר. בהפקת הטלוויזיה "המקום האחרון עלי אדמות", היה זה סטיבן מור שמילא את תפקיד וילסון.
הנצחה
הלוט מעל פסלו של וילסון בטיילת בצ'לטנהאם, שיצרה אלמנתו של סקוט, קתלין, הוסר ב-9 ביולי 1914 בידי חוקר הקוטב סר קלמנטס מרקהם. תערוכה קטנה קבועה מנציחה את זכרו במוזיאון לאמנות של צ'לטנהאם.