Jonathan Spencer Wilson naît à ForestCity, en Caroline du Nord, le 30 décembre 1974. Sa famille est,d'une manière ou d'une autre, très portée sur le chant : son grand-père était pasteur et son père guitariste dans des groupes de musique locaux. Il sait à peine marcher lorsqu'il plaque ses premiers accords sur la guitare paternelle et n'a que douze ans lorsqu'il forme son premier groupe et donne son premier concert.
Aussi passionné par John Coltrane que par Bob Dylan, Jonathan Wilson fonde en 1995 le groupe de rock alternatif Muscadine avec Benji Hugues, lui aussi originaire de Caroline du Nord. Le groupe évolue d'abord à Charlotte avant de s'installer sur la côte ouest, à Laurel Canyon, sur les hauteurs de Los Angeles, qui fut au tournant des années 1970 une région prisée des musiciens de folk et de rock. Muscadine rencontre un certain succès et publie trois albums : The Ballad of Hope Nichols, (1998), LP2 et Live from Studio East (1998).
Guitariste très demandé pour des séances d'autres artistes, il joue de la guitare ou des claviers pour Bonnie « Prince » Billy, Josh Tillman alias Father John Misty, Chris Robinson, Jonathan Rice, Vetiver, Erikah Badu, Jackson Browne ou encore Elvis Costello, sur son album Momofuku (2008). Parallèlement, il tourne beaucoup avec Muscadine jusqu'à la fin des années 2000, lorsqu'il décide de se consacrer à ses propres compositions.
Il publie d'abord un album plus ou moins officieux, Frankie Ray (2007), qui sert de première carte de visite. Il reprend « Isn't It a Pity » de George Harrison avec Graham Nash et poursuit ses séances improvisées à Laurel Canyon avec ses amis dont Jakob Dylan et des membres de The Jayhawks ou The Black Crowes, Vetiver, etc. Ces derniers participent à son premier album officiel, Gentle Spirit, qui paraît en septembre 2011 via le label Bella Union. Enregistré analogiquement, il bénéficie d'un écho international relayé par la critique américaine et européenne. Entre deux productions ou collaborations, Jonathan Wilson enregistre l'EP Slide By (2014) et participe aux albums de Meshell Ndegeocello et Roger Waters. Son troisième album, Rare Birds, sorti en mars 2018, comprend les collaborations de Lana Del Rey, Father John Misty, Lucius et Laraaji.
