Родился 4 марта1914 года в Фронтире, США. Окончил Калифорнийский университет в Беркли с дипломом бакалавра в 1936 году. Уже тогда заявил о себе как о талантливом учёном, единственный из всех студентов решив задачу, заданную Эрнестом Лоуренсом в ходе одного из курсов. Для решения задачи необходимо было найти величину электрического поля в циклотроне. В то время как другие студенты пытались решить задачу, формально проделав сложные математические выкладки, Роберт Уилсон построил упрощённую модель циклотрона в физической лаборатории и определил электрическое поле экспериментально[1]. Тогда же опубликовал свою первую работу в «Physical Review».
После непродолжительной работы в Гарвардском университете в 1947 году перешёл на должность директора лаборатории ядерных исследований в Корнеллский университет. Здесь осуществил эксперименты, которые позднее были интерпретированы как доказательства того, что протоны состоят из кварков[1].
В 1967 году покинул Корнелл для того, чтобы основать Фермилаб, первым директором которого сам и стал. Здесь продемонстрировал себя выдающимся конструктором магнитов, удерживающих пучок быстрых частиц внутри ускорительного кольца. Также им был спроектирован внешний вид здания Фермилаб, который был призван привлекать своим эстетическим видом самых лучших учёных[1]. В 1978 году покинул должность директора лаборатории, поскольку посчитал, что государство недостаточно финансирует его проекты.
Храмов Ю. А. Вильсон Роберт Ратбан // Физики : Биографический справочник / Под ред. А. И. Ахиезера. — Изд. 2-е, испр. и доп. — М. : Наука, 1983. — С. 64. — 400 с. — 200 000 экз.