โอเวน วิลสันเกิดในดัลลัส เท็กซัส เป็นลูกชายของลอรา วิลสันและโรเบิร์ต แอนดรู วิลสัน ในครอบครัวไอริชอเมริกันและโรมันคาทอลิก จนในปี 1991 โอเวนได้ย้ายไปลอสแอนเจลิสกับพี่ชาย เพื่อก้าวสู่วงการบันเทิง

โอเวนเคยเขียนบทภาพยนตร์อินดี้มาก่อนหน้านั้นแล้ว เมื่อกลางทศวรรษที่ 90 และอยากจะลองอำนวยการสร้างและแสดงเองด้วย จึงชวนเพื่อนนักศึกษาที่ชื่อ เวส แอนเดอร์สัน (ปัจจุบันเป็นผู้กำกับที่มีชื่อเสียง จากเรื่อง Rushmore และ The Royal Tenenbaums) ร่วมกันเขียนบทและสร้างภาพยนตร์สั้นชื่อ Bottle Rocket โดย ลุค รับหน้าที่แสดงนำ ได้รับความสนใจตามเทศกาลหนังต่าง ๆ จนเป็นที่สนใจของ เจมส์ แอล บรุ๊คส์ และถูกนำไปสร้างเป็นภาพยนตร์ยาวในปี 1996 โดยบรุ๊คส์เป็นผู้อำนวยการสร้าง ถึงแม้เวอร์ชันภาพยนตร์ยาวไม่ค่อยประสบความสำเร็จนัก แต่ก็ได้เสียงตอบรับที่ดีพอสมควรจากกลุ่มนักวิจารณ์

โอเวนก็มีโอกาสได้ลับฝีมือการเขียนบทอยู่เสมอ และได้ร่วมแสดงบทเล็ก ๆ ในเรื่อง The Cable Guy (1996) ของ เบน สติลเลอร์ ตลอดจนเรื่อง Anaconda (1997) อีกด้วย นอกจากนี้ เขายังได้ร่วมอำนวยการสร้างผลงานรางวัลออสการ์ เรื่อง As Good As It Gets (1997) ในปีถัดมา เขาร่วมแสดงเรื่อง Armageddon และรับบทเป็นคนติดยาใน Permanent Midnight ตลอดจนได้ร่วมกับ เวส แอนเดอร์สัน เขียนบทหนังที่ประสบความสำเร็จอย่างมากอีกเรื่อง คือ Rushmore (1998) หลังจากนั้น ก็มีภาพยนตร์ที่เด่น ๆ ได้แก่ The Haunting (1999), Meet the Parents (2000), Zoolander, The Royal Tenenbaums (2001) และ Behind Enemy Lines (2001) เป็นต้น[1]

สิงหาคม 2007 โอเวนอกหักจากเคท ฮัตสัน นักแสดงสาวที่เจอกันครั้งร่วมงานในภาพยนตร์เรื่อง You, Me and Dupree โอเวนกินยาเกินขนาดเข้าไปพร้อมกับเชือดข้อมือตัวเองด้วย จนถูกนำตัวหามส่งโรงพยาบาล[2]