Owen Wilson rencontre Wes Anderson à l'université texane d'Austin. Ensemble, ils écrivent le scénario de la comédie BOTTLE ROCKET, qui de court métrage (1994) devient long métrage (1996), interprétés également par le frère d'Owen, Luke, et s'avère la première étape d'une riche collaboration. Il va aussi jouer dans la farce DISJONCTÉ de son nouveau compère Ben Stiller (1996).

Avec le premier, il va installer un ton drolatique et mélancolique pour les aventures chorales RUSHMORE (1998) qu'il écrit et produit, LA FAMILLE TENENBAUM (2001) qu'il écrit, produit et interprète, et LA VIE AQUATIQUE (2004) et À BORD DU DARJEELING LIMITED (2007) qu'il interprète uniquement, avec Bill Murray, Anjelica Huston, Cate Blanchett, Jason Schwartzman et Adrien Brody.

Ben Stiller l'enrôle dans son parodique ZOOLANDER (2001) et lui donne la réplique dans STARSKY & HUTCH de Todd Phillips (2004) et dans les sagas triomphales LA NUIT AU MUSÉE de Shawn Levy (2006-09) et MON BEAU-PÈRE ET MOI Jay Roach et Paul Weitz (2000-10).

Producteur associé sur la fantaisie POUR LE PIRE ET LE MEILLEUR de James L. Brooks (1997), l'acteur s'essaye à différents genres, dans l'horreur (ANACONDA de Luis Llosa, 1997, HANTISE de Jan de Bont, 1999) et l'action (ARMAGEDDON de Michael Bay, 1998, EN TERRITOIRE ENNEMI de John Moore, 2001).

Son riche parcours dans la comédie lui offre des rôles centraux auprès de Jackie Chan (SHANGHAÏ KID 1 & 2 de Tom Dey et David Dobkin, 2000-03, LE TOUR DU MONDE EN 80 JOURS de Frank Coraci, 2004), Eddie Murphy (ESPION ET DEMI de Betty Thomas, 2002), Vince Vaughn (SERIAL NOCEURS de Dobkin, 2005), Matt Dillon (TOI ET MOI... ET DUPREE des frères Russo qu'il produit, 2006), Jason Sudeikis (B.A.T. de Bobby & Peter Farrelly, 2011) et dans la peau du DRILLBIT TAYLOR de Steven Brill (2008).

Il séduit aussi Jennifer Aniston dans MARLEY & MOI de David Frankel (2009, photo), Reese Witherspoon dans COMMENT SAVOIR de James L. Brooks (2010) et Rachel McAdams et Marion Cotillard dans MINUIT À PARIS de Woody Allen (2011).

Enfin, il prête sa voix pour FANTASTIC MR FOX de son copain Anderson (2009), pour doubler le héros canin de MARMADUKE de Tom Dey (2010) et le Flash McQueen à quatre roues du diptyque CARS de John Lasseter, Joe Ranft & Brad Lewis (2006-11), et produit le documentaire vidéo et musical BECOMING ICIZZLE de Ian Cranston, Chul Gugich & Kenny Loggins (2009).