ولدت ميشيل ويليامز في التاسع من سبتمبر في العام 1980 في مونتانا، هي إبنة كلارا أنغريد ولاري ريتشارد ويليامز، في التاسعة من العمر إنتقلت وأهلها إلى كاليفورنيا، وكانت تعاني من خجل كبير في طفولتها، وتعشق التمثيل. لتبدأه فعليّاً في أوائل التسعينيات في برامج تلفزيونيّة مثل Step by Step و Home Improvement، لتحصل على دور مهم في Baywatch في العام 1993، فتوالت الأدوار لتأخذ الأكثر دراميّة في Killing Mr. Griffin.
أدّت ميشيل ويليامز دوراً بارزاً في Dawson’s Creek على مدار سنوات، ومن أهم الأعمال الدراميّة التي شاركت فيها Oz the Great and Powerful و Take This Waltz و Meek’s Cutoff و Shutter Island و Blue Valentine. أما الدور الأهم في حياتها الفنيّة حتّى الساعة فكان تأديتها دور الأيقونة الراحلة مارلين مونرو في My Week with Marilyn الذي حصلت فيه على عدد هائل من الجوائز.
على الصعيد الشخصي، بدأت بمواعدة الممثل الأوسترالي Heath Ledger في العام 2004، وفي آبريل 2005 أنجبت منه طفلتها الأولى ماتيلدا، لينهيا العلاقة بعد ثلاث سنوات. وقد أعلنت أنّ الإنفصال لم يكن سهلاً عليها، أما وبعد موت هيث، فانكفأت ميشيل عن إعطاء المقابلات بعد الحزن الكبير الذي شعرت به، لتعلن في أولى لقاءاتها بعد رحيله أنّها سعيدة لأنّ ماتيلدا تشبه والدها بقوّة.