Urodził się w szpitalu wInglewood wKalifornii. Jego rodzicami byli Murry Wilson (1917–1973) i Audree Neva Wilson (z domu Korthof). Był najstarszym z trzech braci.Dennis (1944–1983) iCarl (1946–1998) byli współzałożycielami wraz z Brianem zespołu The Beach Boys w 1961. Mieli korzenie holenderskie, angielskie, niemieckie, irlandzkie i szwedzkie. Kiedy Brian miał dwa lata, rodzina przeprowadziła się doHawthorne.
Brian Wilson w dzieciństwie i przez wiele lat dorosłego życia był upokarzany i terroryzowany przez ojca (który był pierwszym menedżerem zespołu)[9]. W wieku 14 lat zaczęły się u niego pojawiać napady lęku – w wyniku traumy uciekał w późniejszym czasie w narkotyki i jedzenie[9]. Cierpiał nazaburzenia schizoafektywne oraz łagodną formęchoroby afektywnej dwubiegunowej od lat 60. Choroba uaktywniła się w czasach największej popularności The Beach Boys, kiedy to artysta zaczął eksperymentować zpsychodelikami i miała znaczny wpływ na twórczość grupy. W 1984 zdiagnozowano u niegoschizofrenię paranoidalną. Kariera Wilsona była wielokrotnie przerywana przez konieczność leczenia, jednak wciąż pozostawał aktywnym muzykiem i dawał koncerty zarówno solowe, jak i okazjonalnie z zespołem The Beach Boys[10].
W 1964 ożenił się z Marilyn Rovell, z którą miał dwie córki, Carnie (ur. 29 kwietnia 1968) i Wendy (ur. 16 października 1969). Para rozwiodła się w 1979[11]. W 1986 poznał Melindę Kae Ledbetter (zm. 2024[12]), z którą ożenił się w 1995[13].