Wilder s-a nascut pe 11 iunie 1933 in Milwaukee, Wisconsin si a studiat drama la Universitatea din Iowa, apoi la Bristol Old Vic Theatre School.
Dupa o lunga perioada in care a jucat in piese de teatru, si-a facut debutul in film de lung metraj in 1967 cu Bonnie si Clyde / Bonnie and Clyde (r. Arthur Penn) si in acelasi an a fost nominalizat la Oscar pentru rolul sau din comedia lui Mel Brooks Producatorii / The Producers.
In 1974 a jucat in alte doua mari productii ale lui Brooks, comediile Sei in flacari / Blazing Saddles si Tanarul Frankenstein / Young Frankenstein (pentru care deasemenea a fost nominalizat la Oscar pentru scenariu adaptat, impreuna cu Brooks).
Unul dintre cele mai cunoscute si iubite filme in care Gene Wilder a jucat ramane insa Willy Wonka si Fabrica de Ciocolata / Willy Wonka & the Chocolate Factory din 1971 regizat de Mel Stuart.
Wilder a facut apoi trazitia catre regie, realizand patru lung metraje: The Adventure of Sherlock Holmes’ Smarter Brother (1975), Cel mai mare amant din lume / The World’s Greatest Lover (1977), Femeia in rosu / The Woman in Red (1984) si Luna de miere cu fantome / Haunted Honeymoon (1986).
Duo-ul sau de pe ecrane cu comicul Richard Pryor a devenit si el legendar, cei doi actori jucand impreuna in Silver Streak (1976, r. Arthur Miller), Nebuni de legat / Stir Crazy (1980, r. Sidney Poitier), Unul nu aude, celalalt nu vede / See No Evil, Hear No Evil (1989, r. Arthur Miller) si Dubla personalitate / Another You (1991, r. Maurice Phillips).
Gene Wilder a scris si cateva carti, inclusiv biografia sa lansata in 2005, Kiss Me Like a Stranger: My Search for Love and Art, dar si cateva romane, cel mai recent fiind cel lansat in 2013 Something to Remember You By.
Decesul actorului a survenit in urma unor complicatii ale bolii Alzheimer de care acesta suferea.