Wilson a grandi à Détroit, dans le Michigan, fils du vendeur Ralph Wilson Sr. et de sa femme Edith Cole.
Choisissant de quitter l’État pour aller à l’Université de Virginie (où il a rejoint la fraternité Phi Delta Theta), Wilson est retourné au Michigan pour des études supérieures à la Faculté de droit de l’Université du Michigan. Il est diplômé en 1936 de l’École de l’Université de Detroit, aujourd’hui l’École de l’Université Liggett. Pendant la Seconde Guerre mondiale, il s’engage dans la Marine américaine et sert sur les théâtres de l’Atlantique et du Pacifique. Après la fin de la guerre, il a repris l’entreprise d’assurance de son père et a investi dans les mines et les usines de la région du Michigan. Il a finalement acheté plusieurs points de vente de fabrication, des entreprises de construction, des stations de télévision et de radio et a fondé Ralph Wilson Industries.
Un propriétaire minoritaire des Lions de Detroit, Wilson a eu vent des plans de Lamar Hunt pour une nouvelle ligue, la Ligue de football américain, pour défier la NFL. Il a essayé de monter une équipe à Miami, mais a été refusé. Son choix suivant était Buffalo, où le premier choix du propriétaire de l’AFL, Pat McGroder, avait refusé de créer une équipe. En septembre 1959, Wilson envoya à Hunt un télégramme avec les mots : » Comptez-moi avec Buffalo. »Il a nommé sa nouvelle équipe les Bills, d’après une équipe précédente qui avait joué dans la All-America Football Conference de 1946 à 1949. Le 28 octobre 1959, les Bills de Buffalo deviennent officiellement la septième équipe de l’AFL. Wilson a fait du football professionnel un succès retentissant dans un « petit marché », signant des stars telles que Cookie Gilchrist, Jack Kemp et Tom Sestak et les membres du Temple de la renommée Billy Shaw et O. J. Simpson.
Il a été une force directrice dans les politiques de l’AFL qui ont assuré le succès, telles que le partage des revenus de gate et de télévision. En tant que l’un des trois seuls propriétaires de l’AFL à être sur un terrain financier relativement solide (avec Hunt et Bud Adams), Wilson a prêté 400 000 $ aux Raiders d’Oakland en difficulté financière et était également prêt à prêter de l’argent à Billy Sullivan des Patriots de la Nouvelle-Angleterre. Wilson a aidé à maintenir ces franchises à flot, sauvant probablement la ligue entière du repli (l’AFL était unique parmi les ligues de football professionnelles en ce qu’aucune franchise de l’AFL ne s’est pliée dans son histoire). En novembre 1963, Wilson et le directeur général des Raiders de l’époque, Al Davis, ont fait pression avec succès pour que les matchs de l’AFL soient reportés le dimanche après l’assassinat du président John F. Kennedy; les matchs de la NFL ont été joués comme prévu.
Wilson était très préoccupé par la solvabilité financière de son équipe et était largement indifférent au succès des Bills sur le terrain; O. J. Simpson a noté plus tard à propos de ses négociations contractuelles avec les Bills que lorsque l’agent de Simpson a informé Wilson du potentiel de Simpson pour faire de l’équipe un candidat au championnat, Wilson a riposté: « À quoi un championnat me ferait-il du bien? Tout ce que ça veut dire, c’est que tout le monde veut une augmentation. »
En 1989, après que le commissaire de la ligue Pete Rozelle a annoncé sa retraite, Wilson faisait partie du comité de six membres chargé de désigner des candidats potentiels pour le poste ouvert. Le candidat de Wilson, son ancien quarterback Jack Kemp, a refusé de poursuivre le poste, car il avait déjà pris un poste dans le cabinet américain. (Le travail est finalement allé à l’avocat de la ligue Paul Tagliabue.
Après l’expiration de l’accord initial sur les droits d’appellation du stade actuel des Bills en 1998, le nom de l’établissement a été changé de Rich Stadium en Ralph Wilson Stadium; il ne recevra pas de nouveau contrat de droits d’appellation avant 2016, après sa mort et la vente ultérieure de l’équipe. Selon un article sur msn.com , Wilson, décrit comme « têtu », a refusé de nombreux contrats de droits de nommage pour le stade.
Wilson était l’un des propriétaires les plus francs de la ligue, même vers la fin de sa vie. Wilson a voté contre la relocalisation des Browns de Cleveland à Baltimore en 1995. Il a publiquement réprimandé le commissaire de la NFL Paul Tagliabue dans une lettre ouverte en 1998 sur la politique de la ligue, qui refusait les critiques des arbitres, après qu’un mauvais arbitrage ait eu un impact direct sur une défaite des Bills cette saison-là. Il est l’un des deux propriétaires (Mike Brown des Bengals de Cincinnati étant l’autre) à s’opposer à l’ancienne convention collective de la ligue (avant 2011). (Wilson et Brown ont été félicités pour leur prévoyance lorsque l’accord a ensuite conduit au lock-out de la NFL en 2011.) Il a également négocié une entente pour que son équipe joue des matchs à domicile à Toronto de 2008 à 2014.
Wilson a quitté son poste de président en 2001, laissant le contrôle opérationnel au directeur général Tom Donahoe; Wilson a repris le contrôle des opérations de l’équipe en 2006. Wilson a de nouveau pris sa retraite en tant que président de l’équipe, cédant cette fois tout le contrôle des opérations de l’équipe à Russ Brandon, le 1er janvier 2013. Il a continué à consulter Brandon sur les opérations de l’équipe et de la ligue jusqu’à sa mort.