Max Wilder és Eugenia Dittler gyermekeként született. Családja Bécsbe költözött. Egyetemi tanulmányait a Bécsi Egyetem jogi karán végezte. Wilder sportújságíróként kezdte pályafutását. Ezután Berlinbe ment. 1926-1929 között Berlinben a Die Stunde riportere, valamint a Nachtausgabe szerkesztője volt. 1929-1933 között forgatókönyvíró volt. 1930-ban készült el első forgatókönyves filmje, az Emberek vasárnap. 1933-tól rendező Franciaországban. Miután megérkezett Hollywoodba 1933-ban, forgatókönyvíróként folytatta pályafutását. 1934-ben az Amerikai Egyesült Államokba költözött (amerikai állampolgár is lett), és még ugyanebben az évben debütált első rendezői filmjével, a Rosszcsonttal. 1934-ben volt első jelentős forgatókönyvírói sikere a Ninocska című filmmel. 1942-től rendezett. A második világháború idején veszítette el édesanyját, mamáját és mostohaapját, akik az auschwitzi koncentrációs táborban haltak meg. Az 1944-es Gyilkos vagyok című filmjét a legjobb rendezői és forgatókönyvírói díjra jelölték. Egy évvel később Wilder kiérdemelte a legjobb rendező és legjobb forgatókönyvírói díjat a Férfiszenvedély című filmjéért. 1950-ben ő írta és rendezte az Alkony sugárút című filmet is. 1951-től producerként is dolgozott. Az 1950-es években Wilder több filmet is rendezett: A 17-es fogolytábort (1953) és A vád tanúját (1957), Van, aki forrón szereti (1959). Az 1960-as években olyan filmekben dolgozott, mint például az Egy, kettő, három (1961), Irma, te édes (1963) és a Csókolj meg, tökfej! (1964). 1981-ben nyugdíjba vonult. 1988-ban elnyerte az Irving G. Thalberg-emlékdíjat.
Ez a szócikk részben vagy egészben a Billy Wilder című angol Wikipédia-szócikk fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.