Билл Мюррей родился в городке Уилметт, штат Иллинойс, США 21 сентября 1950 года, и стал пятым из девяти детей в семье выходцев из Ирландии Эдварда Мюррея и Люсиль Дойл. У Билла пять братьев (трое из которых также стали актерами) и три сестры. В школе Билл учился неважно, был отчаянным хулиганом, однако увлекался спортом и занимался в школьном театральном кружке. После окончания школы он поступил в медицинский колледж в Колорадо, но и тут усердием не отличался: прогуливал занятия, покуривал марихуану, имел приводы в полицию. Однажды в Денверском аэропорту он ради шутки сообщил охране, что у него в багажнике лежит бомба. Билла тут же «повязали», а вместо бомбы нашли «травку». Шутнику удалось избежать тюрьмы, но из колледжа его выгнали.

Приехав в Чикаго, Мюррей некоторое время перебивался случайными заработками, пока его брат, студент актерской студии, не предложил ему пройти там прослушивание. В результате Билла не только приняли, но и выделили стипендию на обучение. Так он попал в чикагскую актерскую студию Second City, откуда в 1977 году вместе с товарищами Дэном Эйкройдом и Джоном Белуши перешел в начинавшее свой славный путь комедийное телешоу «Субботним вечером в прямом эфире». С появлением Мюррея шоу становится невероятно популярным, и его ведущих начинают приглашать в Голливуд.

Одной из первых успешных работ Мюррея стала роль смотрителя площадки для гольфа в комедии «Гольф-клуб» (1980). Удачной оказалась и малобюджетная комедия «Фрикадельки» (1979), за работу в которой актер получил не гонорар, а процент от проката. Картина, между тем, собрала более 43 миллионов долларов. В 1982 году он сыграл роль второго плана в знаменитой комедии «Тутси».

В 1984 году на экраны вышел один из самых знаменитых фильмов Билла Мюррея – фантастическая комедия «Охотники за привидениями». Фильм, в котором трое специалистов по паранормальным явлениям спасали Нью-Йорк от нашествия потусторонней нечисти, собрал прокате почти 300 млн. долларов. В 1989 появилось продолжение – «Охотники за привидениями 2».

Блестяще Мюррей сыграл в комедии «А как же Боб?» (1991) и драме «Эд Вуд» (1994) режиссера Тима Бартона, получившей две премии «Оскар». А комедия об остановившемся времени «День сурка» (1993) стала его новой «визитной карточкой» и заслуженно получила статус культового фильма.

С 1996 по 2000 год Билл снялся в десятке успешных картин, среди которых «Космический джем» (1996), «Заводила» (1996), а также «Дикость» (1998).

В 2000 году Мюррей появился на экранах в роли «куратора» трех супер-агентесс в комедийном боевике «Ангелы Чарли». Однако в дальнейшем его роли все чаще становятся драматическими. За одну из них, в психологической мелодраме «Трудности перевода» (2003), Билл Мюррей был впервые номинирован на премию «Оскар», а также получил «Золотой глобус» как лучший актер.

В 2003 году Билл снялся в киноновелле Джима Джармуша «Кофе и сигареты», в 2005-м – в его же мелодраме «Сломанные цветы», получившей Гран-при Каннского кинофестиваля, а в 2009 году на экраны вышла очередная их совместная работа – криминальный триллер «Предел контроля».

В том же 2009 году Мюррей сыграл камео в фильме ужасов «Добро пожаловать в Zомбилэнд».

Довольно успешной картиной для Билла стала драма Уэса Андерсона «Королевство полной луны» (2012), где он снялся вместе с Брюсом Уиллисом и Эдвардом Нортоном. Также в 2012 году Билл Мюррей сыграл главные роли в еще двух картинах «Гайд-Парк на Гудзоне» и «Умопомрачительные фантазии Чарли Свона-третьего», которые были менее успешны.

В 2013 году с его участием вышел мини-сериал Альфа-дом, а в 2014 году три полнометражные картины - «Охотники за сокровищами», «Отель «Гранд Будапешт» и «Святой Винсент».