Wilson nació en Los Ángeles. Ella cofundó Wilson Phillips con Carnie y su amiga de la infancia Chynna Phillips cuando eran adolescentes. Wilson Phillips lanzó dos álbumes en 1990 y 1992 antes de separarse. Wendy y Carnie lanzaron un álbum de Navidad juntos en 1993 y un álbum llamado The Wilsons en 1997 con su padre anteriormente separado, Brian. En 2004, Wendy se reunió con Carnie y Phillips para un tercer álbum de Wilson Phillips titulado California. En 2012, el reunido Wilson Phillips lanzó el álbum Dedicated, que incluía versiones de canciones de The Beach Boys y The Mamas and Papas. En junio de 2012, Wendy se unió a su hermana Carnie y otros miembros de las familias de The Beach Boys para formar el grupo vocal, California Saga, que actuó en el intermedio durante el espectáculo de Hollywood Bowl de la gira de 50 años de The Beach Boys.
Wilson se casó con el productor discográfico / ingeniero de sonido Daniel Knutson el 24 de mayo de 2002 en el jardín de rosas de The Ritz-Carlton en Marina Del Rey, y tienen cuatro hijos: Leo Evan (n. 14 de septiembre , 2003), Beau (n. 23 de septiembre de 2004), y gemelos, Will y Jesse (n. 17 de agosto de 2007).
En febrero de 2008, Wilson apareció en un episodio del programa de televisión de realidad estadounidense, Supernanny. Su hermana Carnie y su sobrina Lola Bonfiglio también aparecieron en el episodio. En abril de 2008, Wilson apareció en un episodio del show de Tyra Banks, Amazing Moms.
El 7 de enero de 2010, Wilson apareció con sus hermanas, su madre Marilyn y sus maridos en una edición especial de The Newlywed Game.
En 2012, Wilson Phillips creó un reality show de televisión llamado «Wilson Phillips; Still Holding On». El programa se estrenó en la red de TV Guide.