Родился 17 мая 1946 года в Джерси-Сити, штат Нью-Джерси. В 1968 году окончил Джорджтаунский университет с дипломом врача, работал по специальности, одновременно публикуя рассказы в различных журналах. Любимые писатели Вилсона — Джон Кэмпбелл, Рэй Брэдбери, Ричард Матесон, Роберт Хайнлайн и Говард Ф. Лавкрафт.
Первая научно-фантастическая публикация — рассказ «Чистящая машина» (The Cleaning Machine) в журнале «Startling Mystery Stories» в 1971 году. Несколько научно-фантастических рассказов были напечатаны в журнале «Analog» в 1971-1972 гг. В американской научной фантастике Ф. Пол Вилсон придерживался взглядов «либертарианского» движения.
Ранние рассказы Вилсона, входящие в цикл о бессмертном психиатре Ла Наге (LaNague), спасающем Солнечную систему от вторжений врагов «внешних и внутренних», впоследствии были переписаны в романы — дебютный роман «Целитель» (Healer, 1976), «Колесо в колесе» (Wheels Within Wheels, 1978) и «Восставшие миры» (An Enemy of the State, 1980).
В 80-х годах Вилсон переключился на жанр ужасов, быстро выдвинувшись в первые ряды авторов этого жанра в США. В 1981 году он публикует роман «Застава» (The Keep), действие которого происходит во время второй мировой войны в Трансильванских Альпах, где немецкий гарнизон планомерно уничтожается наследниками легендарного графа Дракулы. Роман мгновенно стал международным бестселлером, что определило поле деятельности Вилсона на целое десятилетие. В 80-х появляется и один из наиболее известных персонажей, придуманных Ф. Полом Вилсоном — Наладчик Джек (Repairman Jack), специалист по необычным расследованиям, герой более дюжины романов и рассказов (впервые в романе «Могила» (The Tomb) в 1984 году).
В 90-х годах Вилсон стал настоящим «прыгуном» по жанрам, переходя от научной фантастики к ужасам и от медицинских триллеров к написанию комиксов и диалогов для Disney Interactive и других мультимедийных компаний. Вместе с Мэтью Дж. Костелло он создал и подготовил сериал «FTL Newsfeed», который ежедневно шел на канале Sci-Fi с 1992 по 1996 год.
В настоящее время Фрэнсис Пол Вилсон проживает в местечке Уол Тауншип в штате Нью-Джерси, продолжает писательскую деятельность и практикует в качестве семейного врача.
