Уильям Фихтнер родился 27 ноября 1956 году в Чиктовага, штат Нью-Йорк. Детские годы провел на военной базе, вроде как сын полка. После окончания средней школы одно время изучал уголовное право в колледже, а затем переехал в Нью-Йорк, чтобы овладеть профессией актера.

В 1988 году он получил свою первую настоящую работу, играя в драме «As the World Turns», показываемой в дневном эфире. Уильям продолжал плавно скользить из роли в роль, его способности хамелеона позволяли замечательно раскрывать образы, но долгое время он не получал признание зрителей, поскольку те часто не узнавали его в персонаже.

В 1997 году он получил некоторую известность, исполнив роль Кена, слепого астронома в картине «Контакт". Уверенная игра в «Армагеддоне» (1998), «Экстази» (1999), «Двух жизнях» (2000), и «Идеальном шторме» закрепили успех.

Постоянно снимаясь в кино, Фихтнер находит время и для сцены, принимая участия в театральных постановках. Он играл во внебродвейских спектаклях, был членом Американского репертуарного Театра, и выступал в Манхэттенском театральном клубе.

В 2000 году актер появился в фильмах «Утопим Мону!» и «Эндсвиль» («Endsville») («Drowning Mona»), затем в 2001 году был в актерском составе фильма «The Perfect Storm» («Идеальный шторм»). Здесь он перевоплотился в мужественного рыбака, настолько, что даже обзавелся акцентом, который присущ жителям Новой Англии.

В 2001 году участник военной драмы «Перл Харбор» («Pearl Harbor»); криминальной комедии «Что могло быть хуже?» («What's the Worst That Could Happen?»), где Фихтнер сыграл детектива Алекса Тардио; и военной исторической драмы «Черный ястреб» («Black Hawk Down»). В «Черном ястребе» он играл сержанта Джеффа Сандерсона, его большие белые зубы пылали, словно две фары, а роль, несомненно, можно считать выдающейся. До съемок, в течение нескольких недель, в форте Fort Bragg с другими актерами он готовился к реалистичным боевым сценам, чтобы 12 недель провести на съемочной площадке в Марокко.

В 2002 году Уильям Фихтнер появился в драме «Джули идет домой» («Julie Walking Home») и фантастическом триллере «Эквилибриум» («Equilibrium»).

В 2004 году играет в криминальной драме «Столкновение» («Crash»), а в 2005 году в драмах «Девять жизней» («Nine Lives») и «Эмпайр Фоллс» («Empire Falls»), комедийной драме «Чамскраббер» («The Chumscrubber») и комедиях «Магнаты» («The Amateurs») и «Всё или ничего» («The Longest Yard»).

В 2006 году актер снимается картинах «Ультрафиолет» («Ultraviolet») и «До первого снега» («First Snow»). В 2007 году отобразит персонажа Дарена МакЭлроя} в комедии Джоша Гордона и Уилла Спека «Лезвия славы: Звездуны на льду» («Blades of Glory»).

В 2008 году Фихтнер появился в триллере Кристофера Нолана «Темный рыцарь» («The Dark Knight»).

Затем актер получил роли в фильмах «Побег из тюрьмы: Финальный побег» (2009), «Безумное свидание» (2010), «Большой взрыв» (2010) и «Кодовое имя «Джеронимо» (2012).

В 2013 году Уильям сыграл роль Алекса в фильме «Фантом», в котором также снялись Эд Харрис и Дэвид Духовны.

Для популярной видеоигры «Grand Theft Auto: Vice City and Grand Theft Auto: San Andreas» (более известной, как «GTA») создан персонаж «Билл Фихтнер», которого озвучил Кен Розенберг.

Также известно, что актер представлял церемонию вручения наград на шоу National Hockey League award show.

Уильям разведен с Бетси Айдем (от брака один ребенок), с 1998 года женат на Кимберли Калил (один ребенок от брака).