Lambert Wilson nace el 3 de agosto de 1958 en Neuilly-sur-Seine, Hauts-de-Seine, Francia. Hijo del actor Georges Wilson y de origen irlandés, Lambert comienza su carrera como actor adolescente en el teatro, sin embargo, tenía poco interés por el teatro francés y pretendía convertirse en un "actor estadounidense" y aparecer en películas de Hollywood, por lo que decide estudiar actuación en el Drama Center London para aprender inglés. En 1977 logra su objetivo y 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 retoma 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), así como 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. Lambert Wilson es un Caballero y Oficial de Artes y Letras, y Caballero y Oficial de la Orden Nacional del Mérito. Su más reciente papel en el cine fue en In your hands, un inquietante thriller dirigido por Ludovic Bernard.