Après des études à la Carnegie Mellon University, Patrick Wilson se tourne vers la comédie et fait ses débuts sur les planches dans
The Full Monty et
Oklahoma. Deux pièces qui marqueront le début de sa reconnaissance artistique, tandis que ses prestations lui vaudront plusieurs nominations aux Tony Award, Drama Desk et Drama League.
C'est dans le film indépendant
My Sister's Wedding que Patrick Wilson tient son premier rôle au cinéma. Mais ce long métrage ne connaît pas un immense succès. L'acteur passe donc ensuite par le petit écran, pour les besoins de la série
Angels in America, réalisée par
Mike Nichols et dans laquelle il y campe un homosexuel qui a du mal à s'assumer. Rôle qui lui vaudra une nomination au Golden Globe et à l'Emmy Award.
En 2003, pour son second rôle au cinéma, Patrick Wilson partage l'affiche avec des grands noms du cinéma américain, puisqu'
Alamo lui vaut de donner la réplique à
Dennis Quaid et
Billy Bob Thornton. Mais c'est avec sa participation au
Fantôme de l'Opéra, de
Joel Schumacher, que le comédien commence à rencontrer son public.
A l'aise avec tous les registres, l'acteur tient la tête d'affiche d'
Hard Candy, qui connaît un immense succès au Festival de Sundance et dans lequel il se glisse dans la peau d'un photographe pédophile. Avec
Little Children, l'acteur s'adonne au drame et donne la réplique à
Jennifer Connelly et
Kate Winslet. La justesse de son interprétation dans ce film troublant est un tournant dans la carrière de l'acteur, que l'on retrouve ensuite dans
Harcelés, thriller psychologique de
Neil LaBute, où, sur fond de racisme ordinaire, il se retrouve traqué par son voisin,
Samuel L. Jackson.
Eclectique dans ses choix de films, Patrick Wilson donne à 2009 une dimension "fantastique". Après s'être glissé dans la peau d'un super héros dans
Watchmen - Les Gardiens de
Zack Snyder, il partage l'affiche avec
Anne Hathaway dans le troublant
Passagers et poursuit sur cette lancée en 2010 avec
Insidious, film d'épouvante où il campe un mari possédé par des démons. En 2012, le comédien rejoint
le réalisateur de
Juno pour
Young Adult, comédie dans laquelle il donne la réplique à
Charlize Theron qu'il retrouve dans le très attendu
Prometheus la même année.
En parallèle, il est la tête d'affiche de la série
A Gifted Man, dans le rôle du Dr Michael Holt, un neurochirurgien égocentrique qui communique avec le fantôme de sa femme. Malheureusement, le programme est annulé après une saison. En 2013, Patrick Wilson continue sa collaboration horrifique avec
James Wan en incarnant l'enquêteur paranormal Ed Warren dans le grand succès
Conjuring : Les dossiers Warren, tout en participant à la
suite d'Insidious, toujours réalisée par le metteur en scène malaisien.
Le petit écran fait de nouveau appel à lui en 2015 puisque la production de la série
Fargo, basée sur le
film homonyme des frères
Joel et
Ethan Coen, l'engage pour sa saison 2 dans le rôle de Lou Solverson, un officier du Minnesota enquêtant sur des meurtres en collaboration avec le shérif joué par
Ted Danson.