본관은 칠원(漆原). 자는 선여(善餘). 할아버지는 우봉현령 윤이(尹伊)이며, 아버지는 호조판서 윤탁연(尹卓然)이다.
1582년(선조 15) 사마시에 합격하여 진사가 되었다.
이후 양성현감(陽城縣監)을 지냈으며, 1592년 임진왜란이 일어나자 백의종군하여 경기도관찰사 심대(沈岱)의 명령을 받고 군량(軍糧)을 풍덕(豊德)으로 수송하였다.
심대가 삭녕(朔寧)에서 사민(士民)을 모집하여 수도를 회복하고자할 때 그곳으로 달려가 삭녕군수 장지성(張志誠)과 협력하였다. 그러나 획책 중 왜장 이토[伊東祏兵]에게 탐지, 복병의 기습을 당하여 군수 장지성은 도주하고 윤경원은 관찰사 심대 등과 같이 전사하였다.
조정에서는 전공은 세우지 못하였으나 위국충절을 가상히 여겨 1593년에 증직의 은전을 내렸다. 1796년(정조 20) 충장(忠壯)이라는 시호를 받았다.