Тор Вилхялмсон е роден в Единбург на 12 август 1925 г. Учи в Исландския университет през 1944-1946 г., в университета в Нотингам през 1946-1947 г. и в Сорбоната в Париж – 1947-1952 г.

Тор е библиотекар в Националната библиотека на Исландия от 1953 до 1955 г. и работи за Националния театър от 1956 до 1959 г. Бил е в националния съвет на Общността на европейските писатели, в управителния съвет на The Reykjavík Arts Festival. „Сивият мъх сияе“ е най-известната му книга. За нея през 1988 г. той печели Nordic Council Literature Prize (скандинавската „Букър“).