Otmar D. Wiestler wurde am 6. November 1956 in Freiburg (Breisgau) geboren. Nach dem  Medizinstudium an der Universität Freiburg promovierte er 1984 zum Doktor der Medizin  (summa cum laude). Von 1984 bis 1987 war er als Postdoktorand im Department of  Pathology an der University of California in San Diego/USA tätig. Anschließend wechselte er für  fünf Jahre an das Universitätsspital Zürich in der Schweiz, wo er sich im Fach Neuropathologie  habilitierte. 1992 berief ihn die Universität Bonn zum Professor für Neuropathologie und Direktor  des Instituts für Neuropathologie. Hier baute er ein großes Neurowissenschaftliches  Forschungszentrum mit auf. Von Januar 2004 bis August 2015 leitete Otmar Wiestler als  Vorstandsvorsitzender und Wissenschaftlicher Vorstand das Deutsche Krebsforschungszentrum in Heidelberg. Seit September 2015 hat er das Amt des Präsidenten der Helmholtz Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren inne.

Otmar D. Wiestler war in zahlreichen Einrichtungen in leitender Position tätig, so als  Leiter des Hirntumor–Referenzzentrums der Deutschen Gesellschaft für Neuropathologie und  Neuroanatomie e.V. in Bonn, als Vorstand des BONFOR Forschungsrates an der Universität Bonn, als Sprecher des SFB 400 in Bonn, als Präsident der Deutschen Gesellschaft für Neuropathologie und Neuroanatomie, als Vorsitzender des Review Board für Theoretische Medizin der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und als Medizinischer Geschäftsführer der Life & Brain GmbH in Bonn. Bis 2014 war er Vorsitzender des Beirats der Deutschen Krebshilfe, in der er auch als © Helmholtz/Phil DeraMitglied des Vorstands wirkte. Von 2007 bis 2012 fungierte er als Vize–Präsident für Gesundheit der Helmholtz Gemeinschaft. Weiterhin ist er Mitglied im Kuratorium der Gemeinnützigen  Hertie–Stiftung. Seit 2015 ist er Mitglied im Aufsichtsrat der Bayer AG; seit 2016 leitet er den Hochschulrat der Technischen Universität München. Darüber hinaus ist er Mitglied des  Kuratoriums der Werner–von–Siemens–Ring–Stiftung, Mitglied des Kuratoriums des Max–PlanckInstituts für molekulare Zellbiologie und Genetik, Dresden, und Mitglied des Board of Directors der Mark Foundation for Cancer Research, New York.

Otmar D. Wiestler veröffentlichte mehr als 300 wissenschaftliche Artikel und Buchkapitel in der Fachliteratur. Er war Redaktionsmitglied internationaler wissenschaftlicher Zeitschriften, wie Acta Neuropathologica (Herausgeber), Brain Pathology, Cancer Letters, Carcinogenesis, Journal of Neurology, Neuropathology & Applied Neurobiology.

2001 wurde Otmar D. Wiestler zum Mitglied der Nationalen Akademie der Wissenschaften  LEOPOLDINA gewählt. 2004 erhielt er das Bundesverdienstkreuz. Ehrendoktorwürden  (Dr. h. c.) wurden ihm im Jahr 2012 von der Universität Tübingen, im Jahr 2014 von der LudwigMaximilians–Universität München, im Jahr 2016 von der Medizinischen Fakultät der Universität Duisburg–Essen, im Jahr 2017 von der Universität Würzburg und im Jahr 2021 vom Weizmann Institute of Science in Rehovot, Israel verliehen.