出生於蒙大拿州卡利斯佩爾，是家中五個小孩最年長的。母親卡拉是家庭主婦，父親賴瑞·威廉絲是個有名的用品商人。威廉絲九歲時，全家搬到了聖迭戈。威廉絲於早年時激發了演藝的興趣，在父母的反對下，威廉絲在15歲時自學校畢業後離家展開演藝生涯。

威廉絲的父親是個知名的股票和用品商，他從威廉絲小時便教授威廉絲貿易的事情。威廉絲16歲時，贏得了羅賓斯世界盃貿易賽冠軍，她將1萬元翻轉至11萬元，是歷屆賽事的第四高 (紀錄由威廉絲的父親保持)。 威廉絲最初於電視開始演藝生涯，包括《靈犬萊西》、《海灘遊俠》、《好人唔易做》（Home Improvement）。威廉絲的首部電影為《異種》，之後拍攝《褪色天堂》與《H2O抓鬼節》。不過威廉絲的成名作是美國影集《戀愛世代》，她在六季的影集中全部皆有演出，獲得好評。

《戀愛世代》結束後，威廉絲積極轉型至電影，她與克斯汀·鄧斯特合作，在諷刺水門案的電影《白宮也瘋狂》 (Dick)飾演亞蓮娜；也與克里斯蒂娜·里奇演出《少女初體驗》 (Prozac Nation)。其他演出包括HBO影集《愛你鍾情》 (If These Walls Could Talk 2)、《李嵐的天空》 (The United States of Leland)、《最愛她》 (Me Without You)，與雪歌妮·薇佛合演的《心碎天堂》 (Imaginary Heroes)。威廉絲在《下一站，幸福》 (The Station Agent)的演出，讓她獲得影視演員協會最佳整體演出獎的提名。而與李安合作的《斷背山》 (Brokeback Mountain)，則大開了威廉絲的知名度，讓她贏得了評論首選獎最佳女配角獎，同時也獲得奧斯卡金像獎與金球獎最佳女配角獎提名。

自《斷背山》一片打開知名度後，威廉絲便受到片商高度關注。2006年，她與保羅·吉馬蒂合演《雄鷹垂危》 (The Hawk is Dying)。2007年，她與伊森·霍克合演《最炎熱的州》 (The Hottest State)，以及《巴布狄倫的七段航程》 (I'm Not There)，該片與凱特·布蘭琪、希斯·萊傑與茱莉安·摩爾合作。