Sim, você precisa de um modem para conectar um roteador sem fio, a menos que sua conexão com a Internet já seja uma conexão de rede com fio entrando diretamente no seu roteador (como em alguns prédios de apartamentos ou configurações de negócios).
O modem conecta sua casa ao provedor de serviços de Internet (ISP). O roteador pega o sinal da Internet do modem e cria uma rede Wi-Fi para que seus dispositivos se conectem. O roteador não pode criar uma rede Wi-Fi sem um sinal do modem (ou de outra rede com fio).