1869年2月14日威爾遜誕生於英國愛丁堡附近格倫斯科的一個農民家庭。威爾遜四歲時父親病故，母親迫於生活，帶著全家投奔曼徹斯特的一個親戚。威爾遜最初在曼徹斯特的格林海斯學校讀書，成績一般，但是開始顯露出對自然科學的興趣。他喜歡爬山，常到山頂上的天文台去玩，觀察天上的雲彩和各種自然現象。
1884年威爾遜考入歐文學院（曼徹斯特大學的前身）攻讀生物學、地質學，但是實際上更愛好物理學。1888年考入劍橋大學，成為物理學研究生，1892年畢業後留校，在卡文迪許實驗室任湯姆生（1856～1940）教授的助手。1895年任劍橋大學傑克遜物理學講座講師。1900年發表一篇研究空氣中離子產生的論文，後被任命為氣象物理學講師和實驗指導教師。同年當選為英國倫敦皇家學會會員。1925年威爾遜應聘任劍橋大學自然哲學教授。1927年榮獲諾貝爾物理學獎。1935年被英國倫敦皇家學會授予柯普利獎章。1937年威爾遜受封為勳爵。他還在格拉斯哥、愛丁堡、曼徹斯特、倫敦和劍橋等地享有榮譽學位。
威爾遜在物理學中最主要的貢獻是發明和製作成威爾遜雲霧室，簡稱雲室。有一天，湯姆生和威爾遜作業務交談，湯姆生有意識地提起，為了研究原子現象，他十分需要一種特殊的儀器，用來顯示出電子在空間飛行的軌跡。雖然湯姆生當時並沒有作為一項科研任務交給威爾遜，但是他確很有心，埋頭鑽研起這個問題來。
他年輕的時候就有建造人造雲的理想。他曾經回憶說：“那是1894年9月，有幾周時間我在奈維斯山頂上的天文台度過的。……當太陽光照耀在山頂四周雲上的時候，尤其是太陽周圍有彩環（日暈），或者彩環環繞著山頂，或者觀察者站在雲霧之上，令人驚異的光學現象就出現了。這極大地激發了我的興趣，使我渴望在實驗室中模擬這些現象。”他終於想出了一個方法，讓濕空氣絕熱膨脹以後突然冷卻，就會產生霧，實現了人造雲。接著，他用經過淨化的沒有塵埃的濕空氣，使它膨脹以後冷卻，同時讓X射線穿入，X射線穿過的地方空氣被電離，帶電離子就會像塵埃一樣形成細微的水滴，顯示出X射線的運動軌跡。威爾遜還進一步發現如果體積膨脹不多，低於30%，那麼隻有帶負電的離子才能形成霧滴；如果體積膨脹很多，那麼正、負帶電離子都能形成霧滴。
威爾遜在1911年建造成第一台雲霧室，後人為了紀念他，把這種雲霧室稱做“威爾遜雲室”。湯姆生對這一成果給予高度評價：“這一方法對於科學的進步具有無法估量的價值。”湯姆生和盧瑟福用它拍下α粒子和β粒子徑跡的照片；1925年布拉凱特用它研究人工放射性；1932年菲特用它研究中微子；1933年安德森用它研究宇宙射線，發現了正電子，1937年又用它發現了介子。
此外，威爾遜還在1900年觀察到完全孤立的靜電計上的電荷會在空氣中逐漸失去。威爾遜在人們發現宇宙射線之前，就提出了可能存在非地球來源的輻射。他還研究了大氣電學，對大氣中電荷產生的機製提出了獨特的看法。
1959年12月15日，威爾遜逝世於蘇格蘭，享年90歲。
現代原子結構理論奠基人玻爾
玻爾（Niels Bohr，1885～1962）是丹麥物理學家。1885年10月7日誕生在丹麥哥本哈根喬治王公館的一個學者家庭。
玻爾出身書香門第，從小接受良好的正規教育。他先在哥本哈根一所拉丁語學校上初中。後來轉入普通中學上高中。1903年中學畢業，考取哥本哈根大學，攻讀物理學。1907年玻爾寫了一篇關於水的表麵張力的論文，榮獲哥本哈根科學院金質獎章，開始在學術界嶄露頭角。