Wesley Wales Anderson nasceu em Houston, Texas. Sua mãe, Texas Ann (Burroughs), é uma arqueóloga que se tornou corretora imobiliária, e seu pai, Melver Leonard Anderson, trabalhou com publicidade e relações públicas. Ele tem dois irmãos, Eric e Mel. Os pais de Anderson se divorciaram quando ele era criança, um evento que ele descreveu como o mais importante para seus irmãos e seu crescimento. Durante a infância, Anderson também começou a escrever peças e fazer filmes em super-8. Ele foi educado na Westchester High School e depois na St. John's, uma escola preparatória particular em Houston, Texas, que mais tarde se tornaria uma inspiração para o filme Rushmore (1998).
Anderson frequentou a Universidade do Texas em Austin, onde se formou em filosofia. Foi lá que ele conheceu Owen Wilson. Eles se tornaram amigos e começaram a fazer curtas-metragens, alguns dos quais exibidos em uma estação local de acesso a cabo. Um de seus curtas foi Bottle Rocket (1994), estrelado por Owen e seu irmão Luke Wilson. O curta foi exibido no Festival de Cinema de Sundance, onde foi recebido com sucesso, tanto que receberam financiamento para fazer uma versão longa-metragem. Bottle Rocket (1996) não foi um sucesso comercial, mas ganhou um público cult e fãs de alto nível, incluindo Martin Scorsese.
Sucesso seguiu com filmes como Rushmore (1998), The Life Aquatic with Steve Zissou (2004), The Royal Tenenbaums (2001) e um longa de animação, Fantastic Mr. Fox (2009). Os dois últimos filmes renderam a Anderson indicações ao Oscar.