2013 debütierte Stefan Wilson für Dale Coyne Racing in der IndyCar Series. Zusammen mit seinem Bruder Justin bildete er das erste Bruderpaar, dass für ein Team in der IndyCar Series antrat. Stefan Wilson startete bei einem Rennen. Nach zwei Jahren ohne Renneinsatz ging Wilson in der IndyCar Series 2016 für KV Racing Technology zum Indianapolis 500 an den Start. Darüber hinaus nahm er 2016 an der nordamerikanischen Lamborghini Super Trofeo teil. Dort belegte er den fünften Platz in der Gesamtwertung. 2018 nahm er für Andretti Autosport ein zweites Mal am Indy 500 teil. Durch eine andere Strategie führt er drei Runden im letzten Rennabschnitt. Weil er aber vier Runden vor Rennende noch einmal Tanken musste erreichte Wilson das Ziel als 23.