Wilson werd aanvankelijk opgeleid tot timmerman, maar wilde kunstschilder worden en volgde kunststudies in Edinburgh en Londen. In 1849 vestigde hij zich te Aberdeen en werd er tekenleraar. In 1852 schakelde hij over naar de fotografie en opende er een fotostudio. Al snel was zijn naam gevestigd en rond 1860 was hij een van de eerste fotografen, die gevraagd werden koningin Victoria te fotograferen.
Hij droeg ook bij aan de ontwikkeling van afdruktechnieken en was een der eersten, die in grote oplagen reproducties maakte. In 1864 zou hij naar eigen zeggen al een half miljoen kopieën hebben verkocht. Ten tijde van zijn overlijden had hij een onderneming, waar meer dan veertig mensen werkten en stond hij bekend als een van de grootste verkopers van fotoreproducties in de wereld. De Universiteit van Aberdeen bezit heden ten dage bijna veertigduizend plaatnegatieven van Wilson.
Sinds 1870 liet hij medewerkers foto' s maken. Vanaf die tijd is van veel van zijn foto’s daarom onduidelijk, dat hij ze zelf of dat een van zijn medewerkers ze heeft gemaakt.