Ο William Dafoe Jr. γεννήθηκε στο Appleton του Wisconsin τον Ιούλιο του 1955, ο έβδομος από τα οκτώ παιδιά του ιατρού Dafoe. Από πολύ μικρή ηλικία γνωρίζει τί σταδιοδρομία θέλει να ακολουθήσει και ήδη πριν τελειώσει το λύκειο συμμετέχει στην πρώτη του ταινία. Επειδή όμως πρόκειται για παραγωγή στο χώρο του soft porn o William αποβάλλεται από το σχολείο. Μπορεί να μην φεύγει με τις καλύτερες εμπειρίες από το χώρο αυτό, όμως το παρατσούκλι «Willem» που το κόλλησαν οι συμμαθητές του θα τον ακολουθήσει και θα αποτελέσει το όνομα με το οποίο θα κάνει τα πρώτα του βήματα στον χώρο της show business. Συνεχίζει με θεατρικές σπουδές στο πανεπιστήμιο του Wisconsin τις οποίες εγκαταλείπει στις αρχές του 1970, ώστε να συμμετάσχει απερίσπαστος στην πειραματική ομάδα του Milwaukee, Theater X, με την οποία περιοδεύει τις Η.Π.Α. και την Ευρώπη μέχρι να εγκατασταθεί στη Νέα Υόρκη το 1977.

Εκείνη είναι η χρονιά που γνωρίζει τη μέχρι σήμερα σύντροφό του Elizabeth LeCompte, με την οποία έχει αποκτήσει και έναν γιο.Η πρώτη τους συνάντηση ωστόσο δεν ήταν ιδιαίτερα φιλική με την Εlizabeth να ζητάει από τον Dafoe να φύγει. Η Lecompte, αντικαθηστώντας το σκηνοθέτη που προσέλαβε τον Dafoe, είχε δώσει τον ρόλο σε κάποιον άλλο ηθοποιό. Παρόλες τις αρχικές δυσκολίες σε σύντομο χρονικό διάστημα ιδρύουν από κοινού το Wooster Group, που ασχολείται με παραγωγές οι οποίες προσεγγίζουν θεατρικά κείμενα μέσα από μια διαφορετική οπτική και μια ριζοσπαστική, φρέσκια σκηνοθετική άποψη. Μια από τις πιο πρόσφατες παραγωγές του Wooster Group είναι το «Τhe Hairy Ape» του Eugene O` Neil, σκηνοθετημένο από τη σύζυγο του Dafoe.

H πρώτη του κινηματογραφική εμφάνιση γίνεται στο αποτυχημένο Heaven `s Gate του Michael Cimino. Ωστόσο η συμμετοχή του στο The Loveless είναι εκείνη που ουσιαστικά τον φέρνει σε επαφή με το κοινό, ενώ το Live and Die in L.A. στάθηκε αρκετό για να του ζητήσει ο Oliver Stone να συμμετάσχει στο αναφερόμενο στον πόλεμο του Βιετνάμ Platoon, για το οποίο κερδίζει το 1986 την πρώτη του υποψηφιότητα για το Oscar β` ανδρικής ερμηνείας.

Κατά τη διάρκεια της σταδιοδρομίας του είχε την δυνατότητα να υποδυθεί τελείως διαφορετικούς μεταξύ τους ρόλους όπως το νεαρό ακτιβιστή στο δράμα Mississippi Burning, τον ποιητή T.S. Eliot στο Tom & Viv, τον παραπληγικό ιατρό στο Born on the fourth of July, τον πράκτορα του FBI στο American Psycho, αλλά και το γιο του Θεού στο πολυσυζητημένο The Last Temptation of Christ του Martin Scorsese για το οποίο είχε ξεσηκωθεί θύελλα αντιδράσεων τον καιρό της πρώτης προβολής του. Επίσης ερμηνεύει ιδιαίτερα συχνά σκοτεινούς και κακούς χαρακτήρες. Όταν ερωτάται για αυτήν του την προτίμηση δηλώνει ότι επειδή ο ίδιος είναι ήπιος ως χαρακτήρας η ενσάρκωση τέτοιων ρόλων μπορεί ορισμένες φορές να λειτουργήσει κατά τρόπο απελευθερωτικό. Όμως «η πραγματική ουσία βρίσκεται στο δίλημμα του κύριου χαρακτήρα. Γι` αυτό τον λόγο πηγαίνω σινεμά. Επειδή όσο καταθλιπτική και να είναι η ταινία θέλω να βλέπω το προσωπικό θάρρος του ήρωα απέναντι στα ηθικά διλήμματα. Το πρόβλημα με τους περισσότερους κακούς χαρακτήρες είναι ότι λειτουργούν ως καρικατούρες, χωρίς να είναι πολυδιάστατοι».

Το 1999 συμμετέχει στο Shadow of a Vampire υποδυόμενος τον Γερμανό ηθοποιό Max Schreck, που είχε πρωταγωνιστήσει στο Nosferatu το 1922. Για την απόλυτα πειστική και άρτια ερμηνεία του κερδίζει μια ακόμη υποψηφιότητα για το Oscar β` ανδρικού ρόλου. Στη νέα ταινία του Sam Raimi, Spider-Man, όπου έχει τον διπλό ρόλο του Norman Osborn\ Green Goblin όλες σχεδόν τις επικίνδυνες σκηνές τις γύρισε ο ίδιος χωρίς τη βοήθεια stuntman.

Όπως δηλώνει δεν ενδιαφέρεται να σκηνοθετήσει καποια ταινία, γιατί οι υποχρεώσεις του σκηνοθέτη είναι πολλές και δύσκολες, ενώ παράλληλα δε μπορεί να φανταστεί τον εαυτό του πίσω από την κάμερα να δίνει οδηγίες. Εξάλλου είναι ιδιαίτερα απασχολημένος γυρίζοντας ταινίες, συμμετέχοντας σε θεατρικές παραστάσεις και προσπαθώντας να περάσει όσο το δυνατόν περισσότερο χρόνο με την οικογένειά του.