דולפין וילסון סווג לראשונה ב-1824 על ידי Qouy ו-Galmard, על סמך איור שבוצע בדרום האוקיינוס השקט ב-1820. זהו הליוויתנאי היחיד שסווג על סמך עדות ראייה בלבד, ותיאורו התקבל באופן רחב בקהילה המדעית. עד 1960, למרות שנים רבות של ציד לווייתנים, זוהה ונבדק מין זה רק שלוש פעמים. עד 2010 נבדקו באופן מלא רק שישה פרטים ממין זה, ו-14 פרטים נבדקו באופן חלקי. מידע נוסף אודות המין נאסף באמצעות ארבע עמדות או סירות, שהוצבו בקוטב הדרומי בחיפוש אחר הדולפין, באזורים אליהם ספינה לא יכולה להגיע.
למרות שדולפין וילסון מסווג לסוג Lagenorhynchus, בדיקות מולקולריות שנערכו לאחרונה מצביעות על כך שייתכן כי הוא קרוב יותר אל הסוג Cephalorhynchus.
מאפיינים פיזיים
צבעו של דולפין וילסון הוא שחור ולבן; לכן הוא כונה בקרב ציידי לווייתנים בשם "פרת הים". בכל צד בגופו קיים כתם לבן מלפנים, לאורך המקור והעין ועד הסנפיר, וכתם נוסף קיים בפלג גופו האחורי. כתמים אלו מחוברים באמצעות פס לבן דק, כך שנוצרת מעין צורת שעון חול (באנגלית: Hourglass), שבגללה ניתן לדולפין זה כינויו באנגלית - Hourglass dolphin. משמעות השם המדעי הלטיני של הדולפין, cruciger, היא "נושא הצלב" (cross-carrier); כינוי זה מתייחס לצורתם של החלקים השחורים בגוף הדולפין, שבמבט מלמעלה דומים לצורת צלב מלטה או צלב פאטה.
אורכו של דולפין וילסון נע בין 1.6 ל-1.8 מטרים, ומשקלו בין 90 ל-120 ק"ג. הזכרים קטנים מעט מהנקבות בגודלם, אם כי קשה להסיק זאת בהתבסס על מיעוט הפרטים שנמצאו ונבדקו על ידי בני אדם לאורך השנים.
דולפיני וילסון נוטים לנוע בלהקות של 5–10 פרטים. באחד המחקרים דווח על קבוצה אחת של כ-60 פרטים שנעה יחדיו. הם חולקים באזורי האכילה עם יונקים ימיים אחרים, דוגמת גלובי שחור ולווייתן מינקי. הם מסתובבים לעיתים קרובות בחברת לווייתנים מצויים; ציידי לווייתנים מצויים אף נהגו להיעזר בנוכחותם של דולפיני וילסון כסימן להימצאות לווייתנים אלו בסביבה הקרובה.
בדיקות שנערכו לתכולת קיבתם של דולפיני וילסון, העלו כי הם ניזונים מדיונונים ומדגים קטנים.