William Carlos Williams sinh tại Rutherford, New Jersey. Bố là William George Williams - người Anh di cư sang Mỹ, mẹ là Helene Raquel Williams – người gốc Pháp sinh ở Puerto-Rico. Năm 1902 vào học khoa y ở Đại học Pennsylvania. Thời sinh viên kết bạn với Ezra Pound, Marianne Moore và Hilda Doolittle. William Carlos Williams cả đời hành nghề bác sĩ ở thành phố quê hương và cứ khoảng 2 năm lại in một tập thơ. Những tác phẩm đáng kể nhất của ông có thể kể đến: In the American Grain (Trên đất Mỹ, 1925) – sách về những danh nhân nước Mỹ, The Great American Novel (Tiểu thuyết vĩ đại của nước Mỹ, 1923) – viết về tiểu thuyết Ulysses của James Joyce, The White Mule (Con lừa trắng, 1938) – tiểu thuyết về trẻ sơ sinh, Spring and All (Mùa xuân và tất cả, 1923) – tập thơ, Collected Later Poems (Tuyển tập thơ thời kỳ sau, 1950), Paterson (Tập thơ, 1946–1958).

William Carlos Williams là nhà thơ đã làm thay đổi diện mạo thơ ca Mỹ hiện đại. Ông là nhà thơ góp phần quan trọng nâng cao ý thức về tính đặc thù của văn chương Mỹ. Một nền văn chương đề cao sự cụ thể, tính địa phương, và sự trực tiếp trong ngôn ngữ. Ông quan niệm ngôn ngữ thơ phải có khả năng truyền đạt trực tiếp, như cái cách mà nó được sử dụng trong đàm thoại hàng ngày. Ông phản đối ngôn ngữ "gợi mở" nghệ thuật của T. S. Elliot, gọi tác phẩm Đất hoang là "một thảm họa vĩ đại". Thơ, theo ông, phải mang tính đặc thù địa phương, cụ thể và chính xác. Khẩu hiệu thơ nổi tiếng của Williams: "không ý tưởng, chỉ bằng vào sự vật". Dưới đây là một bài thơ rất nổi tiếng trong thập niên 1920.

Bài thơ là một câu gồm 14 từ rất đơn giản, không vần điệu và không sử dụng một thủ thuật nào cả. Nhìn sự vật và hiện tượng theo một cách mới mẻ như vốn có, không theo những khuôn phép cũ – đó là đòi hỏi của thơ Mỹ hiện đại mà William Carlos Williams là một trong những người đi đầu. Trong tinh thần này, Williams hoàn toàn đi ngược lại những nhà hiện đại chủ nghĩa đương thời như T.S. Elliot, Wallace Stevens. Ông khước từ tính biểu tượng của sự vật trong thơ. Tuy vậy, trong trường ca Paterson, viết vào lúc cuối đời, nhiều hình ảnh trong thơ ông cũng mang tính biểu tượng. Với trường ca Paterson, ông cho thấy những tầng lớp phức tạp của kiểu thơ trí tuệ mà trước đây ông khước từ. Williams Carlos Williams được tặng giải thưởng thơ năm 1950. Năm 1963 được tặng huy chương vàng của Viện nghệ thuật Quốc gia và giải Pulitzer. Ông là nhà thơ ảnh hưởng đến nhiều tên tuổi nổi tiếng như Allen Ginsberg, Charles Olson, Denise Levertov, Robert Creeley, Robert Lowell...