A virginai Stauntonban született 1856. december 28-án. Tanulmányai során PhD-fokozatot szerzett történelem- és politikatudományból a Johns Hopkins Egyetemen, ezzel ő az egyetlen amerikai elnök, aki doktorátust birtokolt. Fél évtizedet töltött oktatással, ami alatt mérföldkőnek számító tanulmányt írt az amerikai kormányzati rendszerről Kongresszusi kormányzás címen. Az állam című egyetemi tankönyvét még elnöki időszakában is széles körben használták. 1902-ben kinevezték a Princeton Egyetem rektorának. Nagy alkotókedvvel állt neki az intézmény átszervezésének: a társadalmi egyenlőség szellemében megpróbálta megszüntetni a magasabb társadalmi osztályokból jövő tanulók klubszerű elkülönülését, illetve az oktatók és hallgatók terei közötti merev elválasztást is igyekezett feloldani. Próbálkozásai rendre az egyetemi vezetés ellenállásába ütköztek, ami miatt arra a következtetésre jutott, hogy magasabb, politikai szinten kell érvényt szereznie törekvéseinek. Kapcsolatot kezdett keresni a szövetségi szinten ellenzékben lévő Demokrata Párttal, amely felajánlotta neki az egyetemének otthont adó New Jersey állam 1910-es kormányzójelöltségét.

​​​​​Már a Princetonon eltöltött évei alatt megmutatkozó kiváló szónoki képességeit a kampányban arra használta, hogy az állami demokrata pártszervezet befolyásának visszavágására kérjen felhatalmazást: győzelme után azonnal keresztülvitte, hogy ezután New Jersey minden választott politikai tisztségére előválasztás útján állítsanak jelöltet a demokraták. Kormányzóként erőteljesen fellépett az akkor az ország egyik legkorruptabb államának számító New Jersey-ben tapasztalható törvénytelenségek ellen, monopóliumellenes törvénycsomagot fogadtatott el, valamint korlátozta a gyerekmunkát és javított a gyári munkások munkakörülményein. Mindez hamar a századforduló amerikai progresszív mozgalmának egyik vezéralakjává tette Wilsont.
Az 1912-es elnökválasztás előtt a mindössze két évvel a politikus Wilson bejelentette igényét a Demokrata Párt elnökjelöltségére. Az 1912-es választáson Wilson az akkori 48 államból 40-et megnyert, amire addig még nem volt példa az amerikai történelemben. A polgárháború óta ő volt az első déli politikus, aki elfoglalhatta az elnöki széket.
Wilson, aki választási célkitűzéseit az Új szabadság szlogennel foglalta össze, komoly változtatásokba kezdett szinte minden területen. Létrehozta az amerikai jegybanki rendszert, lerakta a személyi jövedelemadóztatás alapjait, több mint fél évszázad után csökkentette a behozatali vámokat, szövetségi szintű monopóliumellenes, valamint a tisztességtelen kereskedelmi gyakorlatokat kizáró törvényeket vitt keresztül, továbbá országosan betiltotta a gyerekmunkát és napi nyolc órában maximálta a nők munkaidejét. Elnöki időszakát a belpolitikának, reformok megvalósításának akarta szentelni, azonban az első világháború kitörése és alakulása 1916-os újraválasztása után arra kényszerítette, hogy kiléptesse az országot a relatív izolációból. Az Egyesült Államok vezetésében 1917-re megszületett az elhatározás, hogy hadat üzen a központi hatalmaknak. Wilson hadba lépést kérvényező kongresszusi beszédéből származik két legnagyobb hatású, ma is ismert retorikai fordulata: arra kért felhatalmazást, hogy részt vegyen „a minden háborúnak véget vető háborúban”, amellyel „a világot biztonságossá teszik a demokrácia számára”.
1918 januárjában Wilson a Kongresszus előtt elmondott beszédében lefektette azokat az alapelveket, amelyekre szerinte a békekötésnek és a háború utáni rendezésnek épülnie kell majd. A történelmi emlékezetbe a wilsoni 14 pontként bekerülő célkitűzések közül a legfontosabbak a következők voltak: demokratikus berendezkedés az újonnan létrejövő államokban, a közvéleményt kizáró titkos diplomácia visszaszorítása, a történelem első kormányközi világszervezetének létrehozása Nemzetek Szövetsége néven, globális szabadkereskedelem, és ami a későbbi háborús vesztes Magyarország számára a legtöbbet jelenthette volna: a nemzeti önrendelkezés figyelembevétele az új határok meghúzása során. A wilsoni békeelvek gyakorlati hátterét adta a tudós elnök által 1917 őszén összehívott, Inquiry nevű tanácsadó testület tevékenysége, amely tudományos hozzáállással és alapossággal igyekezett meghatározni a tartós békéhez leginkább ideális jövőbeni feltételeket.

​​​​​​Wilson tisztában volt azzal, hogy az európai közvélemény jelentős része elsősorban tőle várja az igazságos béke garantálását, ezért személyesen akart jelen lenni a 1919 januárjában Párizsban összeülő békekonferencia előkészületeinél. A tárgyalásokon azonban azt kellett tapasztalnia, hogy szövetségeseivel, miután tőle a kért támogatást megkapták és megnyerték a háborút, a fegyverek elhallgatását követően már nem tudja elfogadtatni a 14 pontot: a győztes hatalmak visszatértek a hagyományos, zsákmányszemléletű és büntető békekötéshez. Emiatt 1919 nyarán úgy döntött, morális kiállásként visszavonja az amerikai delegációt a tanácskozásról. Wilson 1919 őszén stroke-ot kapott, egészségi állapota ezután már nem javult, és 1924. február 3-án Washingtonban 67 évesen hunyt el.
Az Egyesült Államok a Párizs-környéki békéket soha nem írta alá, ehelyett 1921-ben különbékéket kötött a vesztes országokkal, ezek tartalma azonban nem vonta kétségbe a kialakult status quo-t. Wilson elnök külpolitikai alapelvei, amelyeket a szakma ma liberális internacionalizmusnak nevez, a mai napig erős hatással vannak a nemzetközi kapcsolatokra.