查尔斯·汤姆逊·里斯·威尔逊(Charles Thomson Rees Wilson)1869年2月14日生于英国苏格兰爱丁堡附近的格伦科西，父亲在苏格兰因试验牧羊农场而很有名。威尔逊1892年毕业于剑桥大学西得尼·萨赛克斯学院，后在剑桥大学一面做实验研究，一面当医学系的实验演示员。当时卢瑟福等一些青年科学家都是剑桥大学卡文迪许实验室的研究生，威尔逊经常和他们一起参加茶余饭后的讨论。1894年，威尔逊在英国第一高峰苏格兰的本内维斯峰的天文台度过了几个星期的时间。在那里，他看到了阳光返照云彩的奇景，使他想在实验室中再现它们，这就使他走上了发明云室的道路。

1895年，他设计了一套设备，使水蒸气冷凝来形成云雾。当时人们认为，要使水蒸气凝结，每颗雾珠必须有一个尘埃为核心。威尔逊仔细除去仪器中的尘埃后发现，无需尘埃，而用X射线照射云室时，云雾立即出现，这证明凝聚现象是以离子为中心出现的。经过四年研究，他总结出，当无尘空气的体积膨胀比为1.25时，负离子开始成为凝聚核心；当膨胀比为1.28时，负离子全部成为凝聚核心。对于正离子来说，膨胀比为1.31时开始成为凝聚核心，膨胀比为1.35时全部成为凝聚核心。另一方面，他还指出，离子的电荷对水蒸气分子产生作用力，有助于雾珠的扩大。1912年，威尔逊为云室增设了拍摄带电粒子径迹的照相设备，使它成为研究射线的重要仪器。用这个云室拍摄了α粒子的图象。

1927年，威尔逊因发明云室而与康普顿同获诺贝尔物理学奖。

威尔逊还研制了灵敏静电计，用拴住的气球升到不同高度测量大气中的电场，发现在晴朗的天空中，总存在方向指向地面的电场，电位梯度为100V／m～200V／m，整个地球的负电荷总量约为5×10⁵C。威尔逊从他的云室研究中知道负电荷核心聚集的水滴较大，他认为雨云一定是顶部带正电，底部带负电的，因此雨水落下来使地球带负电。

1959年11月15日，威尔逊在苏格兰卡洛普斯去世，终年90岁。1956年，当他87岁时，他作为英国皇家学会年纪最大会员，还向学会递交了最后一篇论文《雨云电学原理》。