Nacido en Inglewood, California, Wilson fundó la banda que lo catapultó en los años 60 y 70, aunque primeramente se llamaba Pendletones. Pero fue el sello Candix Records, con el que lanzaron su primer single "Surfing" que los renombró "The Beach Boys".
En 1966 creó en solitario "Pet sounds" y empezó a trabajar en "Smile", que permaneció inconcluso hasta 2004.
Wilson pasó gran parte de las décadas de los setenta y los ochenta recluido en su mansión de California, siendo tratado de depresión y abuso de drogas por el terapeuta Eugene Landy. No obstante, en 1976 salió a la luz "Adult child", al que siguieron "Love and mercy" (1988) y "Sweet insanity" (1990). En 1995 se estrenó "Brian Wilson: I just wasnt made for these times", un documental sobre su vida, que fue nominado a un Emmy.
Sus siguientes trabajos fueron "Orange Crate Arts" (1995), "Imagination" (1998), "Live at Roxy Theatre" (2000), "Pet sounds live" (2002), "Gettinover my head" (2004), "What I really want for Christmas" (2005) y "The lucky old sun" (2008).
En 2008, Amazon anunció que el disco casero "A world of peace must come", grabado en 1969 y basado en textos del poeta Stephen John Kalinich, sería puesto a la venta este año. También en 2008, Wilson se embarcó en una gira con su actual grupo, The Wondermints.
Años después, Wilson, publica, en 2010, un álbum de estudio titulado "Brian Wilson Remagines Gershwin", en el cual intenta revivir la música de George e Ira Gershwin y, en 2011, se reunió con The Beach Boys para celebrar el 50 aniversario de la banda y realizar una gira.
Este mismo año, publicó otro álbum, al que tituló "That's Why God Made the Radio". Este disco fue muy bien recibido en Estados Unidos y alcanzó el puesto número 3 en el Billboard 200, que es el mejor puesto que ha alcanzado el cantante desde 1965.
En 2014, Bill Pohlad, dirigió una película sobre la vida de Brian Wilson, a la que tituló "Love & Mercy" y el actor acudió a su estreno, celebrado en septiembre. Ese año, Wilson, participó en la regrabación llevada a cabo por la BBC de "God Only Knows" y también colaboró en la versión del tema "Wanderlust" de Paul McCartney.
Su undécimo disco llegó en 2015 bajo el nombre de "No Pier Pressure", en el hay numerosas colaboraciones, entre las que destacan la de Jardine y la de Chaplin. Con este disco iniciará una gira mundial que dará comienzo en 2016 en Auckland (Nueva Zelanda)
Brian Wilson ha sido galardonado con varios premios entre los que destaca el Ivor Novello por toda su carrera, que recibió en 2003. Ademas, ha sido nominado al Grammy en el 2001 junto a los Beach Boys en la categoría de mejor vídeo musical de larga duración. En 2001 ingresó en el Songwriters Hall of Fame.
En 2007 recibió el Kennedy Centre Honor, junto a Martin Scorsese y Diana Ross, entre otros. Además, fue el único músico de nacionalidad estadounidense en actuar en la celebración del Jubileo de la Reina Isabel II de Inglaterra.
Wilson se casó en 1965 con Marylin Powell, con la que tuvo dos hijas, Carnie y Wendy, ambas cantantes. Se divorció de Powell en 1979 y en 1995, volvió a contraer matrimonio con Melinda Ledbetter. La pareja tiene tres hijos: Daria, Delanie y Dylan.