Пета Уилсон родилась 18 ноября 1970 года в Сиднее, Австралия.

В 1991 году Пета переезжает в Лос-Анджелес, где начинает посещать курсы актерского мастерства. Немного позже она исполнила несколько эпизодических ролей в фильмах «Неудачник», «Один из нас», «Горец» и сериале в «Незнакомцы».

В 1996 году Уилсон собирается переезжать в Нью-Йорк, чтобы продолжить свою карьеру. Но к ней поступает предложение принять участие в кастинге сериала «Её звали Никита». Сама Пета не испытывала большого интереса к этому проекту, но все же согласилась на прослушивание, на котором обошла всех конкуренток и получила главную роль в сериале. Для подготовки к съемкам Уилсон в течении нескольких месяцев постоянно занималась единоборствами и спортом. Она овладела рукопашным боем, тхэквондо и даже кикбоксингом. Практически все трюки и сцены сражений Пета исполняет сама. Сериал оказался настоящим прорывом для всей актерской карьеры Уилсон. «Её звали Никита» покоряет сначала США, а затем и Европу. Актриса получает фантастическую аудиторию фанатов её героини - Никиты.

После переезда в Лос-Анджелес Пета познакомилась в актером Дэмианом Харрисом, а в 2002 году у пары родился сын Марлоу.

В 2000 году Пета снимается в небольшом сериале «Девочки в большом городе». Летом 2001 года Уилсон открывала «XXIII Московский международный кинофестиваль». В 2002 году Пета исполнила роль вампирши Вильгельмины в фильме «Лига выдающихся джентльменов». После выхода картины на экран, актриса снимается для глянцевых изданий, таких как: «People», «Gear», «FHM», «Maxim» и даже «Playboy». В 2004 году Пета снимается в фильме «Притворство и коварство» и нескольких эпизодах сериала «Джонни Зеро». В 2005 году Уилсон получила небольшую роль в крупномасштабном фильме «Возвращение Супермена».

Помимо карьеры актрисы Уилсон становится лицом компании «Serengeti» в 2004 году, а чуть позже открывает собственную фирму «PSYCHT» и выкупает промышленную компанию «SweetLips».