Hijo del actor Georges Wilson, Lambert Wilson comienza su carrera como actor en el teatro. En 1977, debuta en la gran pantalla con ‘Julia’, de Fred Zinnemann, quien le dirigirá de nuevo en ‘Cinco días, un verano’ (1983), junto a Sean Connery. Pronto empieza a trabajar a las órdenes de prestigiosos realizadores como André Téchiné en ‘La cita’ (1984); Claude Chabrol en ‘La sangre de otros’ (1984); Andrzej Zulawski en ‘La Femme publique’ (1984) y Benoît Jacquot en ‘Corps et biens’ (1986).

En los años 2000, el actor comienza su carrera en Hollywood, donde interpreta en su mayoría a personajes maquiavélicos. Participa en grandes producciones como ‘Matrix Reloaded’ (2003), ‘The Matrix Revolutions’ (2003), ‘Catwoman’ (2004), y en la cinta de aventuras ‘Sahara’ (2005). Regresa al mundo de la ciencia-ficción con ‘Babylon A. D.’ (2008), de Mathieu Kassovitz, junto a Vin Diesel, Michelle Yeoh y Gérard Depardieu.

En 2010, protagoniza el filme de Xavier Beauvois ‘De dioses y hombres’, galardonada con el Gran Premio del Jurado en la 63ª edición del Festival de Cannes.