Уильям Пэкстон родился 17 мая 1955 года в городе Форт-Уорс, штат Техас, США. Его родители: Мэри Лу Грэй и Джон Лейн Пэкстон. Отец был бизнесменом, оптовым торговцем пиломатериалов, руководителем музея и статистом. Мать была католичкой, поэтому и Уильям, и другие дети в семье были воспитаны в этой вере. Среди его предков был генерал армии Конфедерации Элиша Пакстон.

Уильям увлекся кино еще в школе, снимая с друзьями любительские фильмы. В возрасте восемнадцати лет Пэкстон переехал в город Лос-Анджелес, штат Калифорния, где три года зарабатывал на жизнь, паркуя машины. Наконец ему удалось устроиться костюмером в кинокомпанию «New World Pictures» Роджера Кормана, а в 1975 году - заполучить маленькую роль в его фильме «Сумасшедшая мамаша», режиссером которой был Джонатан Демме.

Воодушевленный этим успехом, Пэкстон перебрался в город Нью-Йорк, где изучал актерское мастерство в университете под руководством известного педагога Стеллы Адлер. Вернувшись в Лос-Анджелес, актер с 1981 по 1986 год снялся в 11 эпизодических ролях, и многие из этих фильмов стали известны – «Терминатор» и «Улицы в огне» 1984 года, «Чужие» 1986 года, «Ох уж эта наука» 1985 года.

В этот же период Пэкстон снимает два короткометражных фильма, отмеченных призами, в которых он был одновременно сценаристом, режиссером и продюсером. Он работает на ТВ и записывает альбом в составе рок-группы «Martini Ranch», а также женится на Луизе Ньюбери, с которой он познакомился в 1982 году в Лондоне.

С 1986 года и на протяжении 90-х Билл Пэкстон поднимает свой актерский статус, снимаясь в заметных ролях в высокобюджетных фильмах, таких как «Хищник 2» 1990 года и «Команда «Морские котики» того же года, также он появился в филье «Одно неверное движение» в 1992 году.

Популярности актеру прибавили также главная роль в фильме-катастрофе «Смерч» Яна Де Бонта и роли в «Тумстоуне», «Правдивой лжи» и «Аполлоне - 13». Пэкстон также появился в одной из основных ролей в сенсационной картине 1997 - 1998 годов «Титаник» Джеймса Кэмерона.

Следующие годы также оказались богаты на роли для Пэкстона. Он снялся в большом количестве фильмов, в ролях разного значения. Стоит отметить документальный фильм «Призраки бездны: Титаник» - первый фильм компании «Disney» в формате 3-D, снятый режиссером оскароносного «Титаника» Джеймсом Кэмероном.

Съемки фильма проходили в августе-сентябре 2001 года, во время которых Кэмерон и группа ученых погрузились к Титанику на российских глубоководных аппаратах Мир-1 и Мир-2. В экспедицию Кэмерон пригласил актера Билла Пэкстона, сыгравшего роль Брока Ловетта в фильме 1997 года, который также является рассказчиком. Фильм был номинирован на премию BFCA в категории «Лучший документальный фильм».

Также Билл появился в таких фильмах как «Дети шпионов 3: Игра окончена», «Гавань», «Предвестники бури», «Колония», «Стрингер» и многих других. Кроме того он исполнил роль главного героя Билла Хенриксона в драматическом сериале «Большая любовь». Последними работами актера стали роли в фильме «Тренировочный день» и «Жестокие мечты».

Билл Пэкстон скончался 25 февраля 2017 года от осложнений после операции на сердце, в городе Лос-анджелес, штат Калифорния, США.