William Wyler lahir dengan nama asli Willi Wyler pada 1 Juli 1902 di Mulhouse, Alsace, dari keluarga Yahudi. Ayahnya, Leopold, berasal dari Swiss dan berprofesi sebagai pedagang, sementara ibunya, Melanie, keturunan Jerman dan berkaitan dengan pendiri Universal Pictures, Carl Laemmle.

Sejak kecil, keluarga Wyler sering mengunjungi konser, opera, dan teater, termasuk cinema awal. Melalui koneksi keluarga, Wyler pindah ke Amerika Serikat tahun 1920 dan memulai karier di industri film, dari pekerjaan kecil hingga menjadi sutradara pada 1925 dengan film western The Crook Buster.

Kariernya berkembang saat ia sukses di era film bersuara, memproduksi film-film populer seperti Hell's Heroes (1929), yang merupakan film bersuara pertama di luar studio. Ia dikenal karena gaya pembuatan film dengan pengambilan gambar panjang dan penggunaan kedalaman fokus yang inovatif, yang meningkatkan realisme dan kedalaman emosional dalam film.

Wyler pernah bekerja dengan studio besar seperti Universal, Goldwyn, dan MGM. Ia dikenal keras dan perfeksionis, sering mengambil banyak shot agar aktor bisa tampil alami dan sesuai keinginan. Meskipun demikian, ia hanya pernah memberi kredit penulis naskah secara terbatas, tetap mengontrol keseluruhan proses pembuatan filmnya.

Di era Perang Dunia II, Wyler ikut bertugas di militer dan membuat film dokumenter tentang perang, termasuk The Memphis Belle. Setelah perang, ia kembali ke perfilman dan meraih penghargaan Oscar untuk film The Best Years of Our Lives (1946), yang mengisahkan pengalaman veterans perang dengan akurasi emosional tinggi.

Wyler terkenal karena teknik pengambilan gambar panjang dan pengulangan scene hingga sempurna, menyebabkan proses syuting yang melewati deadline maupun anggaran. Ia juga dikenal sulit dan keras terhadap aktor, namun mampu mengarahkan performa terbaik mereka, seperti Bette Davis dan Laurence Olivier.

Salah satu karya monumentalnya adalah Ben-Hur (1959), yang memenangkan 11 Oscar dari 12 nominasi dan menjadi salah satu film terlaris sepanjang masa. Ia juga mengarahkan film-film klasik lain seperti Mrs. Miniver, Roman Holiday, dan The Collector. Kariernya berakhir pada 1970 setelah film The Liberation of L.B. Jones.

William Wyler meninggal pada 27 Juli 1981 di Beverly Hills, California, meninggalkan warisan besar dalam dunia perfilman sebagai salah satu sutradara paling berpengaruh dan dihormati, meski tanpa label 'auteur'.