ディアギレフは一生にわたって同性愛者であり続け、性愛の対象を一流の芸術に触れさせて教育するという習慣を持っていた。その相手として最も有名なのはニジンスキーであり、その後のマシーン、リファールや、最晩年の秘書ボリス・コフノも同性愛の対象であった。極度に細菌感染を恐れ、友人が病気になって見舞いに行った際も決して部屋に入ることはなく、馬の吐く息を避けるために屋根のない馬車に乗ることを避けた。また、迷信家でもあり、過去にパリの占い師から「水辺で死ぬ」と予言されたために船旅を恐れたが、結果的には「水の都」ヴェネツィアで死ぬこととなった。
1945年8月14日、デュッセルドルフで生まれた。ギムナジウム卒業後、大学では1963年から1964年まで医学を、1964年から1965年まで哲学を専攻したが、いずれも断念した。1966年10月に画家を志してパリへ引っ越した。しかし、高等映画学院 (IDHEC) の入試に失敗。その後、モンパルナスにあるJohnny Friedlaenderのスタジオで彫刻を学んだ。この頃、1日5本以上もの映画を観る生活を送っていた。1967年、ユナイテッド・アーティスツのデュッセルドルフ・オフィスで働くためにドイツに帰国。同年秋にはミュンヘンテレビ・映画大学 (Hochschule für Fernsehen und Film München, HFF) に入学。1970年まで『FilmKritik』誌や『南ドイツ新聞』、『Twen magazine』誌、『デア・シュピーゲル』誌で映画批評を執筆した。また、1967年からは映画監督としての活動を開始し、1969年までの3年間で『警察映画』（1969年）や『アラバマ:2000光年』（1969年）、『3枚のアメリカのLP』（1969年）など8本の短編映画を製作した。1970年、16ミリ・モノクロによる初の長編『都市の夏』を監督。1972年、友人でもあるペーター・ハントケの同名小説を映画化した『ゴールキーパーの不安』を発表し、第32回ヴェネツィア国際映画祭で国際映画批評家連盟賞を受賞した。以後もハントケはヴェンダースのいくつかの作品の脚本を手がけている。1974年、アメリカからオランダへと旅する青年と少女を描いた『都会のアリス』を発表。翌1975年には戦後ドイツを表象した『まわり道』を発表。1976年の『さすらい』は即興演出によりロードムービーの頂点を極めた作品と評価され、カンヌ国際映画祭国際映画批評家連盟賞、シカゴ国際映画祭ゴールデン・ヒューゴ賞などを受賞した。これら3作品は「ロードムービー三部作」と呼ばれる。また、これらの作品により、フォルカー・シュレンドルフやヴェルナー・ヘルツォーク、ライナー・ヴェルナー・ファスビンダーらとともにニュー・ジャーマン・シネマの旗手として一躍注目されるようになった。その後、一時は作風を変え、パトリシア・ハイスミスの小説を映画化した『アメリカの友人』（1977年）や死期近いニコラス・レイの姿を映した『ニックス・ムービー/水上の稲妻』（1980年）などを発表した。1982年にはフランシス・フォード・コッポラの依頼を受け、ゾエトロープ社が製作した『ハメット』の監督を務めた。しかし、製作方針をめぐりコッポラと衝突。撮影は何度も中断され、ヴェンダースはこの期間にポルトガルにわたり、映画製作の現場を舞台にした『ことの次第』を製作。同作は第39回ヴェネツィア国際映画祭で金獅子賞を受賞した。1984年、サム・シェパードの脚本を元に、アメリカを舞台にしたロードムービー『パリ、テキサス』を発表。第37回カンヌ国際映画祭でパルム・ドールを受賞した。翌1985年には敬愛する小津安二郎に捧げたドキュメンタリー『東京画』を製作。1987年、10年ぶりにドイツで製作したファンタジー『ベルリン・天使の詩』を発表。第40回カンヌ国際映画祭で監督賞を受賞した。1989年にはファッションデザイナー山本耀司に関するドキュメンタリー『都市とモードのビデオノート』を発表した。1991年、念願の企画だったSF大作『夢の涯てまでも』を発表。1993年には『ベルリン・天使の詩』の続編となった『時の翼にのって/ファラウェイ・ソー・クロース!』を発表。第46回カンヌ国際映画祭で審査員グランプリを受賞した。1995年、ミケランジェロ・アントニオーニの指名を受け、彼の13年ぶりの長編『愛のめぐりあい』の一部を監督した。1997年には映画と暴力の関係を扱った『エンド・オブ・バイオレンス』を発表。1999年の音楽ドキュメンタリー『ブエナ・ビスタ・ソシアル・クラブ』はヨーロッパ映画賞やロサンゼルス映画批評家協会賞のドキュメンタリー映画賞を受賞するなど高く評価された。2000年、U2のボノの原案を元にした『ミリオンダラー・ホテル』を発表。第50回ベルリン国際映画祭で審査員賞を受賞した。2003年にはマーティン・スコセッシのプロジェクトの一環として音楽ドキュメンタリー『ソウル・オブ・マン』を製作した。2004年には9.11以降のアメリカを舞台にした『ランド・オブ・プレンティ』を発表した。翌2005年には『パリ、テキサス』以来およそ20年ぶりにサム・シェパードと組んだ『アメリカ、家族のいる風景』を発表した。同年にはロカルノ国際映画祭で名誉豹賞を受賞した。2008年にはデニス・ホッパーが死神役で出演した『パレルモ・シューティング』を発表した。2011年、20年にわたって企画を練っていたピナ・バウシュに関するドキュメンタリー『Pina/ピナ・バウシュ 踊り続けるいのち』を発表。翌2012年の第84回アカデミー賞では長編ドキュメンタリー映画賞にノミネートされた。2014年、ジュリアーノ・リベイロ・サルガドと共同製作したドキュメンタリー『セバスチャン・サルガド/地球へのラブレター』を発表。第67回カンヌ国際映画祭のある視点部門に出品され、特別賞を受賞した。2015年、第65回ベルリン国際映画祭で名誉金熊賞を授与された。同年、自身初の3D映画『誰のせいでもない』を発表。2017年6月にはベルリン国立歌劇場の指揮者ダニエル・バレンボイムの依頼で、ジョルジュ・ビゼー作曲《真珠とり》(主演パトリツィア・チョーフィ)でオペラ演出家としてデビューした。