Pécsen született 1828. április 19-én. Apja, Zsolnay Miklós 1852-ben megvásárolta a lukafai keménycserépgyár gépeit, és Pécsen manufaktúrát alapított, amelyben tucatnyi munkás edényeket, agyagcsöveket, épületkerámiákat gyártott. A vállalkozást 1854-től nagyobbik fia, Ignác vezette, de a nagy gyárakkal szemben versenyképtelen, adósságokat felhalmozó üzemet idővel már a megszűnés veszélye fenyegette. A csődtől Zsolnay Vilmos mentette meg, aki festői ambícióit feladva, apja kívánságára a bécsi politechnikum kereskedelmi tagozatát végezte el. Már sikeres kereskedőként társult be 1863-ban a családi üzletbe, s a következő évben a vezetést is átvette.
felvásárolta a közelben található, gyárának megfelelő agyaglelőhelyeket. A neve alatt 1868. május 5-én bejegyzett Első Pécsi Czement Chamotte és Tűzbiztos Agyaráruk Gyára már nemcsak edényeket, építészeti díszeket gyártott, hanem a kereslethez igazodva a kerámiaipar valamennyi ágával foglalkozott, fagyálló burkolólapok, elegáns cserépkályhák és csempék, kézzel festett dísztárgyak, egyedi szobrok, egyszerű edények és elektromos szigetelőelemek is készültek itt. Az üzem vezetésére külföldről hívott szakembereket, Magyarországon először ő foglalkoztatott tervezőként neves képzőművészeket, maga is kitanulta a kémiát.
A fénykorában már hétszáz embert foglalkoztató, az Osztrák–Magyar Monarchia legjelentősebb kerámiagyártójának számító Zsolnay-gyár első nagy sikerét az 1873-as bécsi világkiállításon aratta, ezután sorra kapta a megrendeléseket a világ számos országából. A folyamatosan kísérletező Zsolnay 1877 végén előállította a porcelánfajansznak nevezett, elefántcsontszínű fajanszot, amellyel elnyerte az 1878-as párizsi világkiállítás nagy aranyérmét és a francia Becsületrendet. A legenda szerint fia, Miklós a kételkedő zsűri szeme láttára földhöz vágta az egyik kiállított darabot, hogy annak cserepeit kedvükre elemezhessék. Zsolnay ezután egy selejtből többéves munkával 1883-ra kifejlesztette az ugrasztott (tiger) mázat.
A Zsolnay-gyár egyre nagyobb tömegben készítette az épületdíszítő kerámiákat.
ezt használták egyebek közt a Mátyás-templom, az Iparművészeti Múzeum, az Országház, a kecskeméti Cifrapalota díszítéséhez. Miután Wartha Vincével megfejtették a középkori színjátszó, fémfényű máz előállításának elfeledett technikáját, a Zsolnay gyár 1892-től tömegesen gyártotta az eozinnak elnevezett, a zöldtől a piroson át a liláig terjedő színű mázzal bevont edényeket. (Az éósz görögül hajnalt jelent, a név utalás az elsőként előállított halványpiros színárnyalatra.) Az uralkodó a millenniumi ünnepségek során a Ferenc József-rend II. fokozatával tüntette ki Zsolnay Vilmost, Pécs pedig díszpolgárává választotta. 1897-ben Zsolnay kezdeményezte a Budavári Palota a századforduló magyar iparművészetének csúcsát jelentő, nemrégiben újjászületett Szent István termének létrehozását, amelynek központi eleme a monumentális, a Zsolnay-gyárban készült pirogránit kandalló.
Az 1900-as párizsi világkiállításra készülődő Zsolnay Vilmos az év elején megbetegedett, s 1900. március 23-án tüdőgyulladásban halt meg Pécsen, ahol már hét évvel később felállították egész alakos szobrát.
de jártasságot szerzett a kerámiakészítés tudományos alapjaiban is, és ismerte a nagyüzemi technológia újdonságait. A Zsolnay-gyár fia, Miklós irányítása alatt tovább virágzott, de az első világháború és Miklós 1922-ben bekövetkezett halála után átszervezték, fokozatosan a porcelángyártás vette át a vezető szerepet. Az exkluzív, kézzel festett, eozinnal bevont Zsolnay porcelánokat a legelőkelőbb vevők is keresték, köztük a brit királyi család is.
A gyárat 1948-ban államosították, és porcelánszigetelők gyártására állították át, a dísztárgyak előállítása csak évekkel később kezdődhetett újra, a Zsolnay nevet és márkát 1974-től a családdal történt megállapodás alapján használták ismét.
A ma is világhírű márka 2014 óta hungarikum. A gyár egyedi tervezésű építészeti kerámiákat is gyárt megrendelésre, egyik friss munkájuk a 2023-ban átadott belvárosi Dorothea Hotel előcsarnokában álló kék csempefal. Pécs egyik ikonikus látnivalója a Széchenyi téren álló Zsolnay kút, a felújított budapesti József nádor téren 2019 óta látható a Zsolnay Porcelánmanufaktúra által készített 56 elemből álló pirogránit szökőkút.
Az egykori gyáregyüttes területének nagy részén a Pécs2010 Európa Kulturális Fővárosa projekt keretében épült fel a Zsolnay Kulturális Negyed (2014 óta szintén hungarikum), amely területén számos kiállítás is látható. A közeli dombon áll a felújított Zsolnay-mauzóleum, Zsolnay Vilmos és fia, Miklós végső nyughelye eozinszarkofággal és oltárral. A neoromán épületet pirogránit lapokkal, kupoláját majolikamázas cserepekkel burkolták, az oda vezető utat negyvenkét pirogránitból készült oroszlán őrzi.
