1954年5月16日出生于加拿大萨斯喀彻温省萨斯卡通市，已婚，有2个孩子。他平时喜欢飞行、潜水、徒步旅行、航海、划皮船、划独木舟、滑降和越野滑雪。

1976年，取得加拿大麦吉尔大学生物学理科学士学位；1983年取得麦吉尔大学外科硕士学位和医学博士学位。

1992年之前，威廉斯一直从事医学相关的工作。1992年6月，在5330位宇航员申请者中被加拿大宇航局选中，成功地成为四位候选宇航员之一，并开始接受宇航员训练。

1993年5月，他完成了宇航员基础性训练，在加拿大宇航员计划中被指派为太空任务和太空医学小组负责人，在加拿大宇航员计划太空生活模拟项目中具体负责太空药物有效性的监控。在为期7天的模拟太空任务中，威廉斯是负责研究和评估非药物状态宇航员初始训练和体力再恢复技巧的首席调查员，同时，他也是该模拟太空任务中的宇航员和机组医疗专家。

1998年4月，威廉斯参加了STS-90任务，在美国“哥伦比亚”号航天飞机上担任第三任务专家，在为期16天的太空飞行中，完成了各项太空任务及26项独立的生命科学实验，这些实验主要致力于神经系统科学的发展，聚焦于大脑和神经系统的微重力作用。威廉斯在此次太空任务中担任机组医疗专家，同时在航天飞机起航攀升阶段担当飞行工程师，并受训完成意外突发性太空行走。在STS-90任务他在太空中共度过381个小时。

1998年7月至2002年9月，威廉斯在美国休斯顿市约翰逊航天中心担任太空和生命科学理事会主管，他是美国宇航员首位任命资深管理人员的非美籍人员。2006年，威廉斯在“NEEMO 9”任务中担任机组指挥官，该任务致力于研制适应长时间太空飞行状态下的医疗护理。在此次STS-118任务中，威廉斯作为第一任务专家，在为期11天的太空任务中将完成至少两次太空行走，如有需要他还将进行第三次太空行走。

二十世纪三十年代他完成了前辈艾克曼和冯克开创的工作，就是分离和鉴定抗脚气因子（硫胺素）。

1934年威廉斯完成了从一吨米糠中分离出约三分之一盎司这种物质的方法。

威廉斯

美国奋进号航天飞机宇航员：第一任务专家威廉斯。

1998年获得美国宇航局太空飞行奖章

1999年获得美国宇航协会墨尔本·博因顿奖

2003年获得美国宇航局约翰逊航天中心太空和生活科学特别个人成就奖