Nato a Washington D.C. nel marzo 1950 si iscrive all’Università di Boston, ma passa a frequentare i corsi di recitazione a Medfort e in seguito alla Julliard School di New York, per poi dedicarsi al teatro.

Dopo il debutto sul palcoscenico (1972) all’Oregon Shakespeare Festival entra a far parte della New York’s Civic Repertory Company mettendosi in luce in ruoli da protagonista in pièces di teatro classico, da Shakespeare a Eugene O’Neill.

L’esordio cinematografico avviene nel 1980 in Stati di allucinazione, di Ken Russell, nel ruolo di uno scienziato che si trasforma in un antropoide. L’anno seguente interpreta Uno scomodo testimone (1981) di Peter Yates ed il ruolo di protagonista in Brivido caldo (1981) di Lawrence Kasdan, film attraversato delle atmosfere noir anni Quaranta del libro di James M. Cain da cui era stato tratto il celebre Double Indemnity (1944) di Billy Wilder, scritto dallo stesso B. Wilder insieme a Raymond Chandler ed interpretato da Barbara Stanwyck, Fred MacMurray e Edward G. Robinson.

È un investigatore sovietico nel giallo Gorky Park (1983) di Michael Apted, con Joanna Pacula, Lee Marvin e Brian Dennehy e, nello stesso anno, viene nuovamente diretto da L. Kasdan nel film che lo porterà alla piena affermazione, ovverosia Il grande freddo (1983), sul tema della generazione del Sessantotto, con Tom Berenger, Glenn Close e Kevin Kline.

Con Il bacio della donna ragno (1985), di Héctor Babenco, tratto dal libro omonimo di Manuel Puig che narra del rapporto fra due detenuti durante la dittatura militare argentina, vince l’Oscar come Miglior Attore Protagonista, viene premiato al Festival di Cannes e con il David di Donatello.

Kasdan lo dirige ancora in Turista per caso (1988), con Kathleen Turner e Geena Davis, ed in I Love You to Death (1990), con Kevin Kline e Joan Plowright, ispirato ad un fatto realmente avvenuto in Pennsylvania nel 1984.

William Hurt caratterizza notevolmente i suoi personaggi con una recitazione di formazione teatrale, ma anche istintiva e priva di enfasi e con una riconoscibile espressione fra il malinconico ed il tormentato. Attore magnetico e molto versatile, nel corso della sua carriera ha interpretato ruoli molto differenti fra loro con eguale efficacia, lavorando con registi altrettanto diversi fra loro.

È un insegnante in un istituto per sordomuti in Figli di un Dio minore (1986) di Randa Haines, tratto dall’opera teatrale omonima di Mark Medoff portata in scena a Broadway, interpretato anche da Marlee Matlin (Oscar come Miglior Attrice Protagonista), e con cui ottiene una Nomination all’Oscar come Miglior Attore Protagonista; un giornalista di reti televisive in Broadcast News -Dentro la notizia (1987) di James L. Brooks, con Holly Hunter e Albert Brooks, considerato come uno fra i migliori film americani sul giornalismo mai realizzati, e con cui ottiene una seconda Nomination come Miglior Attore Protagonista.

Woody Allen lo dirige in Alice (1990) e Wim Wenders nel fantascientifico Fino alla fine del mondo (1991), road-movie che si svolge nel futuro ed interpretato anche da Jeanne Moreau e Max von Sydow.

Seguono film di impronta drammatica con l’interpretazione di Un medico, un uomo (1991) di Randa Haines, considerata come una fra le migliori performances della sua carriera e di La peste (1992) di Luis Puenzo, tratto dal romanzo omonimo di Albert Camus.

Negli anni Novanta interpreta Smoke (1995) di Wayne Wang, con Harvey Keitel, tratto da Racconto di Natale di Auggie Wren di Paul Auster; è un tormentato aristocratico Rochester in Jane Eyre (1996) di Franco Zeffirelli, versione cinematografica del romanzo omonimo di Jane Austen (già portato al cinema negli anni Quaranta con La porta proibita - 1944 - di Robert Stevenson).

Lo troviamo poi in Michael (1996) di Nora Ephron, Lost in Space - Perduti nello spazio (1998) di Stephen Hopkins, versione cinematografica dell’omonima serie tv fantascientifica realizzata fra il 1965 e il 1968; è un brillante professore in La voce dell’amore (1998), di Carl Franklin, con Meryl Streep e Renée Zellweger, tratto dal romanzo Una figlia esemplare di Anna Quindlen; A.I. - Intelligenza artificiale (2001), di Steven Spielberg, basato su un progetto di Stanley Kubrick e tratto dal racconto di Brian Aldiss Supertoys che durano tutta l’estate (1969); Tuck everlastig - Vivere per sempre (2002) di Jay Russel, con Sissy Spacek e Ben Kingsley, tratto dal romanzo fantastico La fonte magica di Natalie Babbitt; Syriana (2004) di Stephen Gagan, thriller di tema geopolitico con George Clooney (Oscar come Miglior Attore Protagonista), Matt Damon e Christopher Plummer; A History of Violence (2005), di David Cronenberg, con Viggo Mortensen e Ed Harris, tratto dall’omonimo romanzo a fumetti di John Wagner e con cui ottiene una Nomination all’Oscar come Miglior Attore Non Protagonista, The Good Shepherd - L’ombra del potere (2006) di Robert De Niro, con Matt Damon, Angelina Jolie e R. De Niro; Into the Wild - Nelle terre selvagge (2007) scritto e diretto da Sean Penn, e tratto dal libro di Jon Krakauer Nelle terre estreme, che narra la vera storia del giovane Christopher McCandless e del suo viaggio di due anni attraverso tutto il Nord America; Robin Hood (2010) di Ridley Scott, con Russell Crowe;

Fra gli altri film ricordiamo Il grande odio (1988) di Gregory Nava, Mister Wonderful (1993) di Anthony Minghella, Il verdetto della paura (1994) di Heywood Gould, Un padre in prestito (1994) di Chris Menges, Confidenze a uno sconosciuto (1995) di Georges Bardawil, Prove d’accusa (1997) di Erin Dignam, La proposta (1998) di Lesli Linka Glatter, Il mistero del quarto piano (1998) di Josh Klausner,   Sunshine (1998) di Istvan Szabo, Do Not Disturb - Non disturbare (1998) di Dick Maas,  L’esecutore (2000) di Anthony Hickox, Due cuori e una cucina (2001) di Sturla Gunnarsson, Ipotesi di reato (2002) di Roger Michell, Tuck Everlasting - Vivere per sempre (2002) di Jay Russell,  Neverwas - La favola che non c’è (2005) di Joshua Michael Stern, Beautiful Ohio (2006) di Chad Lowe, Mr Brooks (2007) di Bruce A. Evans,  The Yellow Hardkerchief, Prospettive di un delitto (2008) e Endgame (2009) di Pete Travis, La contessa (2009) di Julie Delphy, Il fiume della verità (2010) di Matthew Leutwyler.

In epoche più recenti è apparso in J’enrage de son absence (2012) di Sandrine Bonnaire, The Host (2013) di Andrew Niccol, La scomparsa di Eleanor Rigby (2013) di Ned Benson, Storia d’inverno (2014) di Akiva Goldsman, Race - Il colore della vittoria (2016) di Stephen Hopkins, Il duello - By Way of Helena (2016) di Kieran Darcy-Smith, Captain America: Civil War (2016), Avengers: Infinity War (2018) e Avengers: Endgame (2019) di Anthony e Joe Russo, , nel drammatico film di guerra Era mio figlio (2020) di Todd Robinson, con Ed Harris e Christopher Plummer e nell’ultimo film da lui interpretato Black Widow (2020) di Cate Shortland, la cui uscita, rinviata più volte  a causa della pandemia Covid-19, è avvenuta solo nel luglio 2021.

Nel gennaio 2022 è uscito The King’s Daughter di Sean McNamara, in cui recita con Pierce Brosnan. Girato nel 2014, sarebbe dovuto uscire l’anno seguente, ma è stato tenuto in sospeso dalla produzione per circa sette anni.

Attivo anche in televisione, dopo un esordio (1977) in due episodi della serie poliziesca Kojak, è molto presente soprattutto dopo il 2000, con le miniserie Dune - il destino dell’universo (2000), Frankestein (2004), e Moby Dyck (2011); in alcune serie tv come Beowulf: Return to the Shieldlands (ispirato all’omonimo poema epico in inglese antico) ed in film tv come Varian Fry - Un eroe dimenticato (2001) di Lionel Chetwynd, vera storia del giornalista ed intellettuale Varian Fry, il quale durante la Seconda guerra mondiale salvò dalla deportazione nazista oltre duemila persone organizzando la loro fuga in paesi sicuri; e Too Big to Fail - Il crollo dei giganti (2011) di Curtis Hanson, tratto dal best seller di Andrew Ross Sorkin - giornalista ed economista del «New York Times» - Il crollo - Too Big to Fail.

Ancora in tv ricordiamo i film All the Way Home (1981) di Delbert Mann, A Midsummer Night’s Dream (1982) di Emile Ardolino, The Flamingo Rising (2001) di  Martha Coolidge, Master Spy - The Robert Hanssen Story (2002) di Lawrence Schiller, Hunt For Justice (2005) di Charles Binamé ed alcuni episodi di serie (American Masters, Rivière des Jérémie, The King of Queens, Damages, Humans, Golia) e miniserie (The Best of Family, Dune, Frankenstein, Incubi e deliri, Moby Dick, Bonnie & Clyde).