Thornton Niven Wilder foi o segundo de cinco filhos na família de um editor de jornal e um diplomata dos EUA, Amos Parker Wilder, e Isabella Niven Wilder. Ele passou parte de sua infância com seu pai, que era um cônsul geral em Hong Kong e na China entre 1906 e 1914. Wilder terminou o ensino médio na Califórnia, recebeu seu diploma de graduação em Yale e foi estudar arqueologia na Academia Americana em Roma . Ele ganhou o seu M.A. em francês de Princeton em 1926.
Wilder publicou sua primeira peça "The Trumpet Shall Sound" (1920) em Yale Literary Magasine. Seu primeiro romance, "The Cabala" (1926), reflete suas experiências na Europa, aludindo a expatriados americanos em torno de Gertrude Stein. Sua segunda novela "A Ponte de San Luis Rey" trouxe-lhe seu primeiro Prêmio Pulitzer em 1928. Ele também ganhou o Prêmio Pulitzer por drama para sua peça "Our Town" (1938) e novamente para "The Skin Of Our Teeth" ( 1943).
Durante a Segunda Guerra Mundial, ele serviu na Força Aérea do Exército, subindo ao posto de tenente-coronel. Naquela época, Wilder escreveu o roteiro de 'Shadow of a Doubt', um filme de Alfred Hitchcock. Sua obra de teatro "The Matchmaker" (1954) foi adaptada em 1964 para uma comédia musical da Broadway, Hello, Dolly! Foi feito em um filme em 1969, estrelado por Barbra Streisand como Dolly Levi. Wilder recebeu a Medalha Presidencial da Liberdade em 1963 e ganhou o Prêmio Nacional do Livro de 1967 por sua novela "O Oitavo Dia". Seus inúmeros amigos incluíram Ernest Hemingway, Gertrude Stein e Montgomery Clift.
