父亲艾德格·布莱特·威尔森（Edgar Bright Wilson）是哈佛大学一名着名的化学家，对微波发射作出过重要贡献。他的母亲曾受训成为物理学者。威尔森上过好几家不同的学校，包括英国牛津的莫德林学院学校，最后转到宾夕法尼亚州的乔治学校。他进入了哈佛大学，主修数学，曾在威廉·洛威尔·普特南（William Lowell Putnam）数学比赛中两度名列前五名。他同时是一名径赛项目的健将，代表哈佛参加一英哩赛跑项目。他在暑假期间曾于伍兹霍尔海洋研究所工作。他于1961年在加州理工学院获得博士学位，导师为