Bio je odmalena zainteresiran za glumu i kazalište, a diplomirao je komunikacije i kazališnu umjetnost na Sveučilištu Iowa 1995. godine. Nakon toga u Engleskoj u kazališnoj školi Bristol Old Vic Theatre School nastavio je učenje glume, ali i mačevanja. Po povratku u SAD želio se uključiti u studij glume kod Stanislavskog, no unovačen je u vojsku 1956. godine. Po povratku u New Yorku se uzdržavao radeći razne poslove te usavršavajući glumu u HB Studiju te u studiju Leeja Strasberga. U 26. godini promijenio je ime u zvučnije Gene Wilder. Nastupao je u kazališnim predstavama na Broadwayu. Godine 1963. glumio je s Anne Bancroft u predstavi 'Majka Hrabrost i njena djeca' i tako upoznaje njena tadašnjeg partnera Mel Brooksa. Slučajan susret rezultirao je dugogodišnjim prijateljstvom i najpoznatijim Wilderovim ulogama. Prije toga, Wilder se početkom šezdesetih pojavljivao u manjim ulogama u televizijskim serijama. Godine 1967. prvi put igra u dva kino filma, veoma popularnom Bonnie i Clyde (Bonnie and Clyde, 1967.) Arthura Penna u kojem ostvaruje manju ulogu te s većom u Producentima (The Producers, 1967.), redateljskom debiju Mela Brooksa. Taj film nije doživio uspjeh, no Wilder je bio nominiran za Oscara za najboljeg sporednog glumca. Glavna uloga u ekranizaciji romana Roalda Dahla Willy Wonka i tvornica čokolade (Willy Wonka & the Chocolate Factory, 1971.) postaje mu jedna od najpoznatijih. S Woodyem Allenom surađivao je u njegovom omnibusu Sve što ste željeli znati o seksu (Everything You Always Wanted to Know About Sex * But Were Afraid to Ask, 1972.). Slijedi nova suradnja s Melom Brooksom u popularnoj komediji Vruća sedla (Blazing Saddles, 1974.), a novu glavnu ulogu ostvaruje u Brooksovom također veoma uspješnom Mladom Frankensteinu (Young Frankenstein, 1974.). Za taj film zajedno s Brooksom napisao je i scenarij prema vlastitoj ideji te su bili nominirani za Oscara za najbolji scenarij. Uslijedio je samostalni scenaristički i redateljski debut parodijom Pustolovine pametnijeg brata Sherlocka Holmesa (The Adventure of Sherlock Holmes' Smarter Brother, 1975.) u kojoj je odigrao glavnu ulogu. Dalje piše i režira komedije The World's Greatest Lover (1977.), Ukleti medeni mjesec (Haunted Honeymoon, 1986.) i Ženu u crvenom (The Woman in Red, 1984.), jedini njegov režirani film koji postiže nešto veću gledanost. Ističe se i komedija Srebrna linija (Silver Streak, 1976.) s Richardom Pryorom, a suradnju nastavljaju u Šašavim robijašima (Stir Crazy, 1980.), Niti vidim, niti čujem (See No Evil, Hear No Evil, 1989.) u kojem je Wilder jedan od scenarista. Posljednji kino film mu je Another You (1991.), također s Richardom Pryorom kojem je to bila zadnja glavna filmska uloga. Ostatak devedesetih pojavljuje se u televizijskim filmovima i serijama, a glavnu je ulogu imao u humorističnoj seriji Something Wilder (1994.-1995.). Godine 1999. saznao je da boluje od ne-Hodgkinovog limfoma što uspijeva izliječiti. U to vrijeme povukao se u mirovinu, pojavivši se samo još kratko u dva nastavka tv serije Will & Grace (2002. i 2003.) za što je osvojio nagradu Primetime Emmy za gostujućeg glumca u humorističnoj seriji 2003. godine. Nakon što je 2005. godine objavio memoare pod naslovom "Kiss Me Like a Stranger: My Search for Love and Art", nastavio se baviti pisanjem te izdao tri romana i zbirku kratkih priča. Preminuo je u 83. godini od posljedica Alzheimerove bolesti.