Jego rodzice prowadzili restaurację dworcową w Suchej (obecnie Sucha Beskidzka w Polsce, ówcześnie Austro-Węgry). Wyjechał do Wiednia, skąd pochodziła jego rodzina (jako miejsce urodzenia podawał Wiedeń). Planował zostać prawnikiem, ale został reporterem wiedeńskiej gazety. Wykorzystując swe doświadczenie, przeniósł się do Berlina, gdzie pracował dla największej w mieście gazety ilustrowanej.
Od 1929 pisał scenariusze do wielu niemieckich filmów. Używał wówczas nazwiska Billie Wilder. W 1933, po dojściu do władzy Adolfa Hitlera, wyemigrował do Paryża, a potem do Stanów Zjednoczonych. Gdy przybył do Hollywood, znał tylko kilka słów w języku angielskim, ale uczył się bardzo szybko. Dzięki kontaktom z Peterem Lorre, z którym wspólnie mieszkał, szybko wszedł do amerykańskiego świata filmu.
Był dwukrotnie żonaty: w latach 1936–1946 z Judith Coppicus-Iribe, od 1949 z piosenkarką i aktorką Audrey Young. Z pierwszego małżeństwa miał urodzone w 1939 bliźnięta, Victorię i Vincenta (zmarł po narodzinach).
W trakcie swej ponad 65-letniej kariery był autorem scenariuszy do 80 produkcji filmowych, głównie pełnometrażowych[1].
1929: Der Teufelsreporter (czas: 54')
1930: Ludzie w niedzielę (73'); Der Kampf mit dem Drachen oder: Die Tragödie des Untermieters (14'); Ein Burschenlied aus Heidelberg (79')
1931: Der Mann, der seinen Mörder sucht (97'); Ihre Hoheit befiehlt (96'); Seitensprünge (62'); Der falsche Ehemann (85'); Princesse, à vos ordres! (82'); Emil i detektywi (75')
1932: Zwycięzca (92'); Es war einmal ein Walzer (78'); Jasnowłosy sen I (98'); Happy Ever After (86'); Jasnowłosy sen II (95'); Urwis z Wiednia (86'); Where Is This Lady? (77'); Das Blaue vom Himmel (77'); Un peu d’amour
1933: Madame wünscht keine Kinder (86'); Madame ne veut pas d’enfants (75'); Was Frauen träumen (90'); Adorable (88')
1934: Złe nasienie (86'); One Exciting Adventure (70'); Music in the Air (85')
1935: Under Pressure (72'); Lottery Lover (82'); Emil i detektywi (71')
1937: Szampański walc (85')
1938: Ósma żona Sinobrodego (85'); That Certain Age (95')
1939: Północ (94'); What a Life (75'); Ninoczka (110')
1940: French Without Tears (86'); Rhythm on the River (92'); Ukaż się, moja ukochana (110')
1941: Złote wrota (116'); Ognista kula (111')
1942: Historia jednego fraka (118'); Major i mała (100')
1943: Pięć grobów na drodze do Kairu (96')
1944: Podwójne ubezpieczenie (107')
1945: Stracony weekend (101')
1947: Żona biskupa (109')
1948: Cesarski walc (106'); Sprawa zagraniczna (116'); Narodziny piosenki (113')
1950: La voyageuse inattendue (88'); Bulwar Zachodzącego Słońca (110')
1951: As w potrzasku (111')
1953: Stalag 17 (120')
1954: Sabrina (113'); Emil i detektywi (90')
1954–1955: Lux Video Theatre (serial TV, 3 odcinki po 60' każdy)
1955: Słomiany wdowiec (105')
1956: Robert Montgomery Presents (serial TV, 1 odcinek)
1957: W duchu St. Louis (135'); Miłość po południu (130'); Świadek oskarżenia (116')
1959: Pół żartem, pół serio (121')
1960: Ninotchka (film TV); Garsoniera (125'); Ryzykowna gra (127')