Вильгельм Эрнст Вендерс родился 14 августа 1945 года в Дюссельдорфе, Германия. Рос в семье врача доктора Генриха Вендерса и его жены Марты. В 1949 году семья переехала в Кобленц, а позднее в Оберхаузен.

    После окончания школы в 1963 году Вендерс четыре семестра изучал медицину, психологию, философию и социологию в Мюнхене, Фрайбурге и Дюссельдорфе. В октябре 1966 года он отправился в Париж и готовился к поступлению в киношколу «IDHEC», но не прошёл по конкурсу.

    До сентября 1967 года работал в гравюрном ателье и регулярно посещал Французскую синематеку, где открыл для себя историю кино - в том числе и немецкого. Вернувшись в Германию, работал некоторое время в дюссельдорфском филиале проката «United Artists». В 1967 году поступил в только что основанную Высшую школу кино и телевидения в Мюнхене.

    В период учёбы в киношколе Вендерс снял ряд короткометражных фильмов, которые он, как правило, сам финансировал. Однако первый фильм «Места действия» был снят ещё в 1966 году. Первый полнометражный фильм «Лето в городе» 1970 года, стал его дипломной работой. Во время учёбы в киношколе Вендерс писал короткие рецензии на фильмы. В 1971 году вместе с двенадцатью другими кинематографистами он стал соучредителем «Filmverlag der Autoren» для производства и проката новых немецких фильмов. «Страх вратаря перед одиннадцатиметровым» 1972 года, по одноимённой повести Петера Хандке стал первым игровым фильмом Вендерса после окончания киношколы.

    Первого официального признания он добился благодаря «Ложному движению» по оригинальному сценарию Петера Хандке, в 1975 году этот фильм получил шесть федеральных кинопремий «Deutscher Filmpreis», в том числе за режиссуру. Следующий фильм «С течением времени», который Вендерс финансировал самостоятельно и снял без сценария, был показан на международном Каннском кинофестивале и имел большой зрительский успех в Германии.

    В 1976 году Вендерс снял немецко-французский фильм «Американский друг» по роману Патриции Хайсмит «Игра Рипли». Посмотрев его, режиссёр и продюсер Фрэнсис Форд Коппола предложил Вендерсу снять фильм «Хэммет». В марте 1978 года Вендерс переехал в Сан-Франциско, предполагая осенью приступить к съемкам, которые были несколько раз отложены по разным обстоятельствам.

    Весной и летом 1979 года Вендерс снял документальный фильм «Кино Ника» о своем друге режиссёре Николасе Рэе, который в июне 1979 года умер от рака. Монтаж Вендерс поручил Петеру Пшиггоде, так как он сам должен был ускорить подготовку к съемкам «Хэммета», которые начались 4 февраля 1980 года. Недовольный показанной на Каннском фестивале версией «Кино Ника», Вендерс сам смонтировал окончательный вариант.

    Работа над «Хэмметом» была прервана из-за разногласий по поводу финала. Коппола нанял нового сценариста и заморозил съемки на неопределенное время. В конце 1980 года Вендерс поехал в Лиссабон, чтобы доставить Раулю Руису, который снимал там фильм «Территория», остатки пленки от «Кино Ника». На месте он решил сделать фильм о проблемах съёмочной группы. Так в короткий срок весной 1981 года был снят фильм «Положение вещей», в работе над которым участвовали многие члены группы Руиса.

    Съемки «Хэммета» возобновились 23 ноября 1981 года с другим оператором. На премьере в Каннах «Хэммет» был принят весьма сдержанно, тогда как фильм «Положение вещей» получил в Венеции «Золотого льва».

    Летом 1982 года для фестиваля в Зальцбурге Вендерс поставил спектакль по пьесе Петера Хандке «По деревням», получивший критические отзывы в прессе. Проект экранизации тетралогии Хандке «Медленное возвращение домой», «Урок Сент-Виктуар», «Детская история», «По деревням» не нашёл финансовой поддержки.

    Снятый осенью 1983 года в Америке немецко-французский фильм «Париж, Техас» получил на Каннском фестивале 1984 года Золотую пальмовую ветвь и пользовался коммерческим успехом. В 1987 году Вендерс снял «Небо над Берлином», получивший приз за лучшую режиссуру на Каннском кинофестивале, первую европейскую кинопремию «Феликс», немецкую федеральную кинопремию и премию кинокритиков в Лос-Анджелесе. Он стал самым популярным фильмом режиссёра.

    В 1991 году в прокат вышел фильм «Когда наступит конец света», на подготовку которого ушло много лет, а в 1993 году - «Так далеко, так близко», своего рода продолжение «Неба над Берлином» в условиях объединённой Германии.

    Вендерс является почётным доктором Сорбонны, профессором берлинской Академии кино и телевидения, членом берлинской Академии искусств, президентом Европейской киноакадемии, кавалером федерального ордена «За заслуги».

    С 1968 года по 1974 год, Вендерс был женат на актрисе и художнице Эдде Кехль, до своего переезда в Америку жил с актрисой Лизой Крейцер. В 1979 году женился на американской певице и актрисе Рони Блэкли, с которой развелся в 1981 году. С 1986 года по 1993 год, жил с актрисой Сольвейг Доммартин, в 1993 году женился на Донате Шмидт, которая была ассистентом оператора на его фильме «Так далеко, так близко».