Kehidupan awal

Wilson dilahirkan di Dallas, Texas kepada ibu bapa berketurunan Ireland Amerika Syarikat. Seorang anak lelaki kepada eksekutif pengiklanan dan seorang jurugambar, beliau adalah anak bongsu daripada tiga adik beradik bersama dengan pelakon Owen dan Andrew (yang sulung). Dia menghadiri Sekolah St. Mark, Texas dan ketika itu, dia bersambung untuk memegang rekod-rekod sekolah untuk kelarian 400 meter and 800 meter. Seperti yang ternyata di atas, Luke Wilson adalah adik Owen Wilson.