Pendant la Deuxième Guerre mondiale, son père était pilote de la Royal Air Force. Il fait ses études supérieures à l'Université d'Oxford.
Il amorce sa carrière littéraire avec la publication d'une série policière consacrée aux enquêtes de Bruce Medway, qui a pour cadre le Bénin, un héros qu'il abandonne en 1998. Une deuxième série, beaucoup mieux connue, met en scène Javier Falcón dont les exploits se déroulent à Séville. La série Falcón a été adaptée en 2012 par la télévision britannique sous le titre Falcón (voir : {{lien}}), avec l'acteur néo-zélandais Marton Csokas dans le rôle-titre.
Robert Wilson a également signé des romans d'espionnage, notamment La Compagnie des ombres (2001), réédité en collection de poche sous le titre La Danse des espions. Il obtient le Gold Dagger Award en 1999 pour A Small Death in Lisbon (Une mort à Lisbonne), un roman policier en partie historique.