La banda fue formada en 2009 por el vocalista Tyler Joseph junto con los ex miembros Nick Thomas y Chris Salih, que finalmente se fueron en 2011, y actualmente está compuesta por Joseph y el baterista Josh Dun. Tyler Robert Joseph (nacido el 1 de diciembre de 1988) es un cantante y compositor estadounidense, multi-instrumentista, productor discográfico y rapero.
El saxofonista principal de Twenty One Pilots es Tyler Joseph.