Przyszedł na świat jako najmłodszy z trzech synów Laury i Roberta Wilsonów. Najstarszy brat Luke’a to Andrew, średni Owen. Wszyscy trzej Wilsonowie postanowili związać swoje życie z filmem. Wcześniej jednak Luke Wilson uczęszczał do Szkoły Świętego Marka w Dallas (tą samą szkołę ukończył Tommy Lee Jones), a następnie do Occidental Collage. W szkole bardziej interesował się sportem, ale w końcu ujawniła się i pasja aktorska. W 1993 roku bracia Wilsonowie i Wes Anderson wspólnymi siłami kręcili krótkometrażówkę „Bottle Rocket”(1994). Film trwał 13 minut i był radosną historią trzech Teksańczyków, którzy postanawiają zostać dobrymi... złodziejami. „Bottle Rocket” miał premierę na festiwalu…
