Мишель Ингрид Уильямс родилась 9 сентября 1980 года в Калиспелле, США. Ее отец Ларри Уильямс был известным трейдером, а мать домохозяйкой.

В 1994 году Мишель переехала в Калифорнию, где вскоре получила небольшие роли в семейной комедии «Лэсси» (1994), фильме ужасов «Особь» (1995) и фантастическом фильме «Повелитель времени» (1995).

Затем актриса появилась в нескольких сериалах таких как «Спасатели Малибу» (1989 – 2001), «Большой ремонт» (1991 – 1999) и «Шаг за шагом» (1991 – 1998). Во всех сериалах ей неизменно доставались роли простодушных, глуповатых девочек-подростков.

В 1998 году состоялась премьера сериала «Бухта Доусона», где актрисе досталась роли злодейки Дженнифер Линдли, которая принесла актрисе мировую известность.

В том же 1998 году актриса сыграла роль Молли Картвелл в фильме «Хэллоуин: 20 лет спустя». Также в фильме снялись такие звезды как Джейми Ли Кертис, Джош Хартнетт и Адам Аркин.

Затем последовали роли в таких фильмах как «Подруги президента» (1999), «Парфюм» (2001), «Соединенные штаты Лиланда» (2003) и «Земля изобилия» (2004).

В 2005 году Мишель получила роль в фильме Энга Ли «Горбатая гора», главные роли в котором сыграли Хит Леджер и Джейк Джилленхол. В фильме она сыграла роль женщины, которая узнает, что ее муж изменяет ей с другим мужчиной.

Затем Мишель снялась в таких картинах как «Ястреб умирает» (2006), «Меня там нет» (2007), «Провокатор» (2008), «Список контактов» (2008) и «Мамонт» (2009).

Также в 2009 году ей досталась одна из ключевых ролей в психологическом триллере Мартина Скорсезе «Остров Проклятых», главные роли в котором исполнили Леонардо ДиКаприо}, Марк Руффало и Бен Кингсли.

В 2011 году Мишель получила роль Мэрилин Монро в фильме «7 дней и ночей с Мэрилин», за которую актриса удостоилась премии «Золотой глобус».

В феврале 2013 года вышел фильм «Оз: Великий и Ужасный», в котором актриса сыграла одну из главных ролей.