Wyler, con el nombre de nacimiento de Wilhem Weiller, nació en 1902 en una familia judía de Mulhouse, ciudad de la región francesa de Alsacia (que desde la guerra franco-prusiana formaba parte del Imperio alemán). Su padre Leopold Weiller (1864-1939) era judío suizo, nacido en Endingen y fallecido en Los Ángeles, y su madre, Melanie Auerbach (1878-1955) era judía alemana, nacida en Stuttgart y fallecida en Los Ángeles. Se educó bilingüe en alemán y francés en Lausana (Suiza), donde estudió Comercio, luego estudió violín en el Conservatorio de París. Estaba emparentado con Carl Laemmle, fundador de los estudios Universal Pictures, a través de su madre, prima de Laemmle, a través de una abuela en común, Helene Christinah Laemmle, nacida en 1848 en Laupheim (Tübingen, Baden-Württemberg), la misma localidad natal de Carl Laemmle. El apellido original de la familia era Lämmle, a través del bisabuelo Schmuel ben Josef Lämmle (1804-1884). En 1921 Wyler se trasladó a los Estados Unidos. Gracias a estas conexiones familiares, y sobre todo por su talento precoz, fue el más joven director de la Universal en 1925. Era de nacionalidad suiza por expreso deseo de su padre. En 1928 se convirtió en ciudadano naturalizado estadounidense, aunque siempre conservó su nacionalidad suiza.