كابيتول الولايات المتحدة
وبعد الحرب الأهلية، دعم البرنامج الجمهوري الراديكالي لإعادة الإعمار. انتخب من قبل الحزب في عام 1872 نائبا للرئيس يوليسيس غرانت الذي ترشح لرئاسة الولايات المتحدة لفترة ثانية. نجح ترشيح غرانت وويلسون في الانتخابات، وشغل ويلسون هذا المنصب من 4 مارس 1873 حتى وفاته في 22 نوفمبر 1875. إلا أن عمله في المنصب أصبح محدودا بعد تعرضه لسكتة دماغية في مايو 1873، واستمرت صحته في التدهور إلى أن تعرض لسكتة قاتلة أثناء عمله في مبنى كابيتول الولايات المتحدة في أواخر عام 1875.