[[Image:Cheltenham.evans.arp.jpg|thumb|Estatua de Wilson en Cheltenham]]
Wilson participó en dos expediciones británicas a la [[Antártida]]. La primera entre [[1901]] y [[1904]] bajo la dirección de [[Robert Falcon Scott]] en el ''RRS Discovery'', en la que Wilson actuó como ayudante de cirujano y zoólogo. En [[1907]], [[Ernest Shackleton]] le ofreció unirse a su expedición a la Antártida, pero Wilson rechazó la propuesta.
En [[1910]] Wilson se embarcó en el ''Terra Nova'', de nuevo bajo el mando de Scott, esta vez como jefe científico de la expedición. Durante el invierno de [[1911]] viajó junto a [[Henry Robinson Bowers]] y [[Apsley Cherry-Garrard]], a [[Cabo Crozier]] para recolectar embriones de [[pingüino|Pingüino Emperador]]. Junto a [[Robert Falcon Scott]], el teniente [[Henry Robinson Bowers]], el contramaestre [[Edgar Evans]] y el capitán del ejército [[Lawrence Oates]] alcanzaron el [[Polo Sur]] el [[17 de enero]] de [[1912]], falleciendo todos ellos en el viaje de vuelta, lo que motivó un sentimiento de duelo nacional raramente visto desde entonces.
