Роберт Антон Уилсон родился в Нью-Йорке. Окончил Бруклинский политехнический институт и Нью-Йоркский университет, в 1981 году получил степень доктора философии.
Работал продавцом, рекламным агентом, вел астрологический раздел в газете, в 1965–1971 гг. был помощником главного редактора в журнале «Плейбой».
В литературе дебютировал в начале 70-ых эротическими романами и исследованиями на тему секса и наркотиков. В соавторстве с Тимоти Лири опубликовал работу «Нейрополитика» (1977). В фантастике дебютировал трилогией «Иллюминат!» (с Робертом Ши, 1975); за первой трилогии последовала вторая – «Кошка Шредингера» (1988).
Сам Уилсон определяет свое творчество как «партизанскую онтологию» – то есть выражение средствами языка и литературы физической, культурной, невротической и психоделической относительности.