歐文·威爾遜的事業基本分爲兩部分，一方面是爛仔幫的重要成員，客串着各種爛仔幫兄弟們的喜劇電影。另一方面他也是獨立導演韋斯·安德森的死黨，製片、編劇並主演了多部韋斯·安德森的電影。他與韋斯·安德森因爲一起製作《瓶裝火箭》而成名，隨後由於出演《有線電視修理工》與爛仔幫結緣，之後常在爛仔幫電影中與本·斯蒂勒搭檔，包括《超級名模》、《警界雙雄》、《拜見岳父大人》系列等。1994年以自編自演的《Bottle Rocket》踏入影壇，其後出演了《狂蟒之災》、《世界末日》、《鬼入侵》等影片。2000年在與香港功夫巨星成龍合作主演《上海正午》之前，歐文·威爾森雖然也曾在幾部頗爲有名氣的影片中露面，但一直無緣擔當主角。2001年接連主演《深入敵後》、《祖蘭德》、《天才一家》。2004年與本·斯蒂勒合作的重拍片《警界雙雄》，《婚禮傲客》與《同居三人行》也出現了他的身影。2008年3月重返影壇，攜手詹妮弗·安妮斯頓拍攝電影《馬利和我》，並於12月25日在美國上映，該片創北美票房新紀錄 。
2009年5月26日，主演的電影《博物館奇妙夜2》在美國上映。6月19日，擔當製作人的電影《元年》在美國上映。9月17日，參與拍攝的電視劇《廢柴聯盟》在美國上映。11月13日，參與拍攝的電影《了不起的狐狸爸爸》在美國上映。2010年6月4日，主演的電影《大丹麥狗馬默杜克》在美國上映。12月17日，主演的電影《你怎知道》在美國上映。12月22日，主演的電影《拜見岳父大人3》在美國上映。2011年2月25日，主演電影《嘿咻卡》在美國上映。6月10日，主演的電影《午夜巴黎》在美國上映。10月14日，主演的電影《觀鳥大年》在美國上映。同年參與動漫電影《賽車總動員2》的配音。
2012年，主演電影《超級名模2》。2013年，參與動畫《火雞總動員》的配音。6月7日，與文斯·沃恩主演的電影《實習大叔》在美國上映。2014年，參與拍攝電影《性本惡》。3月7日，參與拍攝點電影《布達佩斯大飯店》在美國上映。8月22日，與扎克·加利費安納基斯主演的電影《你在這兒》美國上映。同年，參與拍攝驚悚電影《The Coup》。2016年歐文·威爾遜有望加盟茱莉亞·羅伯茨的新片《好奇》（Wonder），這部電影是獅門影業根據RJ·帕拉西奧的暢銷小說改編的。
