Billy Wilder, zoon van een hotelier en zakenman, heeft rechten gestudeerd aan de universiteit van Wenen. Hij hield het daar na één jaar al voor bekeken en werkte een tijd als tabloid journalist in Berlijn nadat hij had geschreven voor een krant in de Oostenrijkse hoofdstad.

Van 1929 tot 1933 schreef hij scenario's voor een aantal belangrijke Duitse films waaronder de semidocumentaire Menschen am Sonntag van Edgar G. Ulmer en Robert Siodmak. Twee films uit deze periode zijn ook nog het vermelden waard: Emil und die Detektive waar de straten van een grootstad dienst deden als een soort psychologisch labyrint. In Der Mann, der seinen Mörder sucht (die later de basis vormde voor twee Amerikaanse films, getiteld D.O.A.) was een quasi onmogelijke opdracht de kern van het scenario: dat van een man die zijn eigen moord oplost.
In 1933 moest hij omwille van zijn afkomst - hij was Jood - het land verlaten. Heel wat familieleden van Billy Wilder kwamen om in de concentratiekampen.

Wilder co-regisseerde een film in Parijs met een rol voor Danielle Darrieux en trok in 1934 dan maar naar Hollywood. Echt makkelijk was het daar in het begin niet want Wilder had nauwelijks geld en sprak ook de Engelse taal niet. Zijn samenwerking met scenarioschrijver Charles Brackett zorgde ervoor dat Wilder eind de jaren '30 al een aantal klassieke komedies op zijn cv had staan zoals Midnight en Ninotchka. Aanvankelijk had hij een verhaal verkocht aan Paramount waardoor hij een spreekwoordelijke voet tussen de Hollywooddeur had. In 1942 maakte Wilder dan zijn eerste Amerikaanse film. De goeie verstandhouding en samenwerking met Brackett bleef duren tot 1950 alhoewel die in 1945 een onderbreking kende toen kolonel Wilder naar Duitsland trok en er aan het hoofd stond van een Amerikaanse afdeling die gespecialiseerd was in de psychologische opvolging en ondersteuning van soldaten die betrokken waren bij de oorlog. Bij zijn terugkomst werd de draad met Brackett terug opgenomen.
Brackett produceerde, Wilder regisseerde (het regisseren van zijn eigen scenario's was iets waar collega-scenarist Preston Sturges Paramount  had van overtuigd), samen schreven ze het scenario. Sunset Boulevard was het sluitstuk van hun jarenlange samenwerking.

Billy Wilder koos er in de jaren '50 voor om een aantal Broadway-toneelstukken te gaan verfilmen: Stalag 17 (1953), een drama rond krijgsgevangenen, de charmante romantische komedie Sabrina (1954) en natuurlijk de sexy komedie The Seven Year Itch waarbij hij voor het eerst kennismaakte met icoon Marilyn Monroe.

1957 was een belangrijk jaar in de carrière van Wilder want toen ging hij samenwerken met I.A.L. Diamond, een Roemeens schrijver. Billy Wilder was een polyvalent filmmaker die zich niet beperkte tot één specifiek genre: romantische- en zelfs zwarte komedies, films over mensen die een eerder afwijkend gedrag vertonen, zijn realisaties zorgden niet zelden voor een zekere controverse. Een aantal mensen stelde dat zijn films getuigden van een slechte smaak.

Billy Wilder gebruikte in een aantal van zijn films de artdirection en het ontwerp van de decors als een middel om de psychologische knelpunten van zijn personages extra dik in de verf te zetten. Irma la Douce (de verfilming van een toneelstuk) en The Apartment zijn twee films die op vlak van samenwerking tussen de regisseur en de ontwerper(s) worden aanzien als de meest succesvolle samenwerkingen tussen beiden in de geschiedenis van de Amerikaanse cinema.

Begin de jaren '60 bereikte de carrière van Billy Wilder zijn hoogtepunt. Hij schreef, regisseerde en produceerde zijn eigen films om die via de Mirisch Corporation te laten uitbrengen door United Artists. Op die manier had hij niet alleen totale controle over zijn films, hij kreeg ook een groter percentage van de opbrengsten van blockbusters als Some Like it Hot en Irma la Douce.

Toen hij de zestig gepasseerd was maakte hij nog de sterke komedie Avanti!. Uit de film Fedora - Wilder was toen al de 70 voorbij - bleek dat hij de gevolgen van het ouder worden had aanvaard.

Maar daarna brak een mindere periode aan. Die begon met Kiss Me, Stupid, een film die niet alleen door de critici met de grond werd gelijk gemaakt maar ook kritiek kreeg van moraalridders als kardinaal Spellman. Die stoorde zich vooral aan de droge en naar zijn normen soms gewaagde seksuele humor. In The Private Life of Sherlock Holmes werd niet alleen flink geknipt in de montageruimte, de film bracht ook het geld niet op die hij had gekost.

Billy Wilder, overigens een fervent kunstverzamelaar, is altijd een lolbroek geweest, dat kwam niet alleen tot uiting in zijn films maar ook in zijn privéleven. Toen zijn vrouw hem net na de oorlog had gevraagd om in Parijs een bidet te kopen en hem dat op te sturen kreeg ze volgend bericht terug: "Unable obtain bidet. Suggest handstand in shower."

Zoals het een grootheid als Wilder past werden meerdere biografieën van hem uitgebracht. We vermelden de belangrijkste: The Brighter Side of Billy Wilder, aanvankelijk geschreven door Tom Wood en Billy Wilder in Hollywood van Maurice Zolotow.

Wilder ontving in zijn carrière talloze filmprijzen. Voor de Oscars en de -nominaties verwijzen we naar het lijstje hier onder. Daar mag je nog aan toevoegen: een Gouden Palm voor The Lost Weekend waarin alcoholisme centraal stond, de Irving G. Thalberg Award in 1987 (uitgereikt tijdens de Oscar-uitreiking) en een Life(time) Achievement Award van de Director's Guild of America en het American Film Insitute.