人物生平
1869年2月14日，生於英國蘇格蘭愛丁堡附近的格倫科西，父親在蘇格蘭因試驗牧羊農場而很有名。
1873年當威爾遜只有4歲時，父親就去世了，之後全家搬到曼徹斯特，曾就讀於曼徹斯特的格林海斯學校。年輕時，威爾遜在曼徹斯特受教育，學習過地質學、植物學與動物學。他原想當醫生，所以在歐文斯學院(現為曼徹斯特大學)時還學習生物學。15歲進入歐文學院（現：曼徹斯特大學）學習生物，並對物理感興趣。
1888年進入劍橋大學西德尼·蘇塞克斯學院，在這裡，他對物理學與化學發生濃厚的興趣。
1892年畢業於劍橋大學西得尼·薩賽克斯學院，後在劍橋大學一面做實驗研究，一面當醫學系的實驗演示員．當時盧瑟福等一些青年科學家都是劍橋大學卡文迪許實驗室的研究生，威爾遜經常和他們一起參加茶餘飯後的討論．1892年畢業。後留校進行實驗研究工作。
1896年獲得物理學博士學位。
1900年，擔任劍橋大學物理學講師和物理學演示法教學者；
1913年在氣象台擔任氣象物理觀測員。
1916年起，研究閃電。
1918年成為大氣電學的講師。
1925年委任為劍橋大學傑克遜（Jackson）講座自然哲學教授，直到1934年退休。
1959年11月15日在蘇格蘭愛丁堡附近逝世。
主要成就
1895年以後，威爾遜的研究涉及到大氣電學問題，特別是下雨和下雪時的放射性現象，也涉及套用金箔靜電計測量大氣電學問題。他想使基本粒子的徑跡處於可見狀態，乃至於可以拍成照片，於是作了一個傑出的實驗，讓放射性物質發射出來的粒子，穿過具有過飽和水蒸汽的空氣，從而使粒子的徑跡呈現為細小而又可見的雲霧狀線條。據說1894年，威爾遜在海拔4000多米的尼維斯山頂旅遊時，發現高山之巔很容易形成奇麗的迷茫霧景，便引起極大興趣。經過艱苦的研究，他終於知道了這是氣壓較低，的緣故。
1895年，這位眼光銳利、頭腦敏捷的氣象學家在卡文迪許實驗室中設計一種方法使潮濕空氣在緊閉的容器內絕熱膨脹，從而使空氣冷卻，變成過飽和，讓水分凝結在塵粒上。他試圖通過這種方法從實驗室中複製出山頂上某些雲霧效應所造成的那樣一幅美麗的自然圖景。繼而，他費盡心思從理論上研究霧點的成因。當他得知X射線的發現時，他便聯想空氣中離子的存在可能導致雲霧的形成。他作了實驗，並在雲霧室中找出由輻射留下的凝結水滴的軌跡。經過不懈努力，他終於發現霧點是由於水蒸汽附著在帶電粒子上而形成的。十一年之後，威爾遜所發明的雲霧室裝置經過不斷改選已經達到完善的地步。實踐表明，雲霧室在研究核物理中是不可缺少的工具，它還導致了後來汽泡室的發展。
威爾遜於1911年製造的第一個雲霧室，現在看來是比較簡單的，然而卻是攻克現代科學堡壘的相當有用的一件銳利武器，尤其是早期對基本粒子的研究更是不可缺少的。因為有了它，觀察帶電基本粒子或離子的運動徑跡才成為可能。也正因為有了它，才打開了洞察微觀世界的窗戶。
利用威爾遜雲霧室取得的最重要的成就有：康普頓利用它演示康普頓反衝電子的存在，從而毫無疑問地證明康普頓效應的正確隊，康普頓因此於1927年與威爾遜分享諾貝爾物理學獎金；安德遜利用威爾遜雲霧室從宇宙射線中法現正電子的存在，證實了狄拉克的理論預言，由於這一功績，安德遜於1936年獲得諾貝爾物理學獎金的一半；布菜克等人利用威爾遜雲霧室做了關於電子和正電子同時產生和消失過程的可見演示，後來布萊夫由於進一步發展雲霧室和由此而來的發現也於1948獲得諾貝爾物理學獎金；科克洛夫特等人所做的原子核衰變，也是依靠了威爾遜雲霧室的幫助。以上所舉事實證明，如果沒有威爾遜雲霧室，許多重要的原子核物理現象的揭露和研究都是不可能的。
發明創造
1896年，威耳遜發明威爾遜雲室，在一個封閉容器內，輸入純淨的乙醇或者甲醇蒸氣，通過降低溫度使蒸汽達到過飽和狀態，此時如果有帶電粒子射入，就會在路徑上產生離子，過飽和蒸汽會以離子為核心凝結成小液滴，從而顯示出粒子的徑跡。
1912年，他又改進了雲室，增加照相設備。
威爾遜雲室對早期基本粒子的研究不可或缺，使得觀察帶電基本粒子或離子的運動徑跡成為可能。威耳遜也因此獲得了1927年諾貝爾物理學獎。
獲獎記錄
1900年被選為 皇家學會成員
1911年獲 休斯獎章
1920年獲劍橋哲學學會的 霍普金斯獎金
1921年獲愛丁堡皇家學會的 岡寧（Gunning）獎金
1922年獲 皇家獎章
1925年獲富蘭克林研究所的 霍華德·波茨（Howard Potts）獎章
1927年與美國物理學家阿瑟·康普頓分享 諾貝爾物理學獎金
1937年，由英國女王指定為 勳爵
