Ванесса Уильямс родилась 18 марта 1963 года в Нью-Йорке. Ванесса и ее брат Крис выросли в нью-йоркском пригороде. Мать Ванессы работала учителем музыки, и девочка с детства решила, что станет музыкантом. Она изучала игру на фортепьяно и валторне. Позднее она увлеклась пением и поступила в Университет театрального искусства, в котором училась в 1981-1983 год годах.

Она прервала своё образование из-за отсутствия денег и для участия в конкурсе «Мисс Америка». Спустя двадцать пять лет после того, как она бросила университет, она вернулась. Уильямс заявила, что «время, пока она училась, было поистине лучшим периодом в её жизни».

В 1988 году она выпустила свой первый альбом The Right Stuff и первый одноимённый сингл. The Right Stuff имел крупный успех среди R&B музыки.

Её второй альбом The Comfort Zone стал самым большим успехом в её карьере. Сингл Running Back to You достиг первой десятки в чарте Billboard Hot 100 и возглавил Hot R&B/Hip-Hop Songs 5 октября 1991 года. Следующий сингл The Comfort Zone поднялся до второй строчки в R&B, а Just for Tonight до номера 26 в топ 100. Песня в стиле рэп Work to Do заняла третье место в R&B чарте, а танцевальная Freedom Dance — первую строчку. Наиболее успешным синглом с альбома стала баллада Save the Best for Last.

Третий альбом The Sweetest Days был выпущен в 1994 году и имел довольно положительные отзывы. Альбом сочетал в себе такие разные направления как джаз, хип-хоп, рок и латино.

Среди других альбомов выделяются Star Bright 1996 года, Silver & Gold 2004, Next 1997 и Everlasting Love.

Она также записала кавер-версию известной песни Барбары Стрейзанд The Way We Were в 2007 году в джазовой обработке для альбома саксофониста Дэйва Коза. В мае 2009 года она дала ряд успешных концертов в известном Tropicana Hotel в Атлантик-Сити.

2 июня 2009 года она выпустила свой восьмой студийный альбом The Real Thing. Над записью альбома поработали такие известные деятели как Babyface, Стиви Уандер и Билл Уизерс.

Уильямс подтвердила 26 сентября 2009 года, что она выпустит свой девятый студийный альбом в начале 2011 года.

Уильямс снялась во множестве фильмов, из её работ можно выделить музыкальную драму 1997 года «Пища для души» за которую она получила премию NAACP. Из других проектов известны роли в фильмах «Харлей Дэвидсон и „Ковбой Мальборо“» 1991 года, «Стиратель» и «Танцуй со мной» 1997 года.

Заметны были её работы в фильмах «Мой брат» 2007 года, за который она получила премию за лучшую женскую роль на кинофестивале в Гарлеме и «Ханна Монтана» 2009 года.

Также Ванесса Уильямс снялась во множестве фильмов, сделанных для телевидения, самые известные из которых «Джексоны: Американская мечта», «Ничто не длится вечно», мюзикл «До свидания птичка» 1995 года, фильм Андрея Кончаловского 1997 года «Одиссея». В 2000 году Ванесса сыграла в теле мюзикле «Рождественская песня дивы», фильм стал одним из самых рейтинговых проектов года и входит в десятку лучших рождественских фильмов.

В 2006 году её актерская карьера перешла на новый уровень после участия в сериале «Дурнушка Бетти». Уильямс играла роль Вильгельмины Слейтер, главного редактора модного журнала. Эта роль принесла ей несколько наград, включая три номинации на престижную премию «Эмми».

В 2010 году актриса присоединилась к основному актёрскому составу сериала «Отчаянные домохозяйки» в роли Рене Перри.