米歇尔·威廉姆斯于1980年9月出生在美国蒙大拿州的卡利斯比，九岁后搬至加州圣地亚哥。她是家中五个孩子的老大。米歇尔的父亲莱理·威廉姆斯是期货交易界的第一位和耀眼的明星，而米歇尔也继承了这方面的天赋

1997年，17岁的她在罗宾斯全美交易竞赛中赢得冠军，1万美金起始一年后获利11万美金的成绩列在比赛记录的第四名。之后米歇尔却不顾父母反对走上了演艺道路，高中毕业后她在一些电视剧中亮相。

1994年至1998年，威廉姆斯最初于电视开始演艺生涯，包括《灵犬莱西》、《海滩游侠》、《好人不易做》。威廉姆斯的首部电影为《异种》，之后拍摄《褪色天堂》与《H20抓鬼节》。不过威廉姆斯的成名作是美国电视系列剧《恋爱时代》，她在六季的电视系列剧中全部有演出。

1998年至2004年，在《恋爱时代》结束后，威廉姆斯积极转型至电影圈。她与克里斯腾·邓斯特合作，在讽刺水门案的电影《白宫也疯狂》饰演亚莲娜；也与克里斯蒂娜·里奇演出《少女初体验》。其他演出包括HBO电视系列剧《爱你钟情》、《李岚的天空》、《最爱她》，与西格妮·薇佛合演的《心碎天堂》。威廉姆斯在《下一站，幸福》的演出，让她获得影视演员协会最佳整体演出奖的提名。

2005年，与李安合作的《断背山》，出演同妻的米歇尔凭借内敛有力的表演打开了知名度，让她赢得了评论首选奖最佳女配角奖，同时也获得奥斯卡金像奖与金球奖最佳女配角奖提名。

2006年，她与保罗·吉马蒂合演《雄鹰垂危》。

2007年，她与伊森·霍克合演《最炎热的州》，以及《我不在那儿》，该片与凯特·布兰切特、希斯·莱杰、茱莉安·摩尔合作。

2008年，同伊万·麦克格雷格合作的英国影片《燃烧》在圣丹斯电影节上映。她又出演了导演卢卡斯.莫迪森的《猛犸象》和金牌编剧查理.考夫曼的《纽约提喻法》。两部电影分别入围威尼斯和戛纳电影节竞赛单元。

2009年的《温蒂和露西》将米歇尔推上了演艺事业的第一个高峰。在2008年多伦多电影节上，该片被提名为最佳影片，而米歇尔也获得了影后的提名。

2010年，米歇尔先是出演的一部大制作电影，马丁·斯科塞斯的《禁闭岛》，在本片中与莱昂纳多·迪卡普里奥和本·金斯利联手。又与瑞恩·高斯林合作了独立影片《蓝色情人节》，影片对于爱情的讲述令人心碎动容，米歇尔的大胆演出也受到了旧金山影评人的好评，并获得了她演艺生涯中的首次奥斯卡影后提名。

2011年，米歇尔从凯特·哈德森、斯嘉丽·约翰逊、艾米·亚当斯等多位女星中脱颖而出，得到了《我与梦露的一周》中玛丽莲·梦露的角色。米歇尔的演技受到了国外媒体的好评，她也因为本片第二次获得奥斯卡最佳女演员提名。

2012年，第69届美国电影电视金球奖颁奖典礼在好莱坞贝弗利山举行，米歇尔·威廉姆斯凭《我与梦露的一周》获音乐、喜剧类电影最佳女主角奖。同年，成功扮演了女神梦露之后的米歇尔主演了影片《跳支华尔兹》。本片中，米歇尔先前的女神扮相全无，反而变成了一个梳着简单发型、身穿运动服的素颜女生。本片在多伦多电影节上映之时得到非常好的评价，米歇尔的表演也备受称赞。

2013年7月，成为路易威登手包的新代言人。同年，在大制作影片《魔境仙踪》和《与梦露的一周》都非常成功

2016年，《海边的曼彻斯特》上映，电影由卡西·阿弗莱克与米歇尔·威廉姆斯出演。

2017年，搭档休·杰克曼主演歌舞片《马戏之王》。9月，加盟漫威电影《毒液》，饰演检察官。12月11日，凭借《金钱世界》获得第75届金球奖提名。

2018年，主演FX新剧《佛西与沃登》（Fosse/Verdon）。2019年9月，凭借《佛西与沃登》获得第71届美国电视艾美奖限制剧及电视电影类最佳女主角。

2020年1月，凭借《佛西与沃登》获得第77届美国电影电视金球奖迷你剧/电视电影最佳女主角。

米歇尔和澳大利亚男演员希斯·莱杰二人在2004年拍摄《断背山》时结识，后来订婚，并且于2005年10月28日产下两人的女儿玛蒂达·萝丝·威廉姆斯.莱吉尔。孩子的教父母分别为《断背山》另一男主角杰克·吉伦哈尔和《恋爱世代》女演员贝丝·菲利普斯。2007年两人分手。

2008年1月22日，莱杰猝死于纽约自宅，威廉姆斯闻讯后带着女儿从瑞典《猛犸象》片场赶到纽约。

2012年，米歇尔再获爱情，正与杰森·席格尔约会。杰森席格尔为喜剧演员，出现在《老爸老妈浪漫史》等多部喜剧中。

2013年2月，与杰森·席格尔宣布分手。6月3日，她与新男友DustinYellin带着女儿玛蒂尔达一同来到布鲁克林公园，参加好友的生日派对。DustinYellin是一位出生于1975年、纽约的艺术家。

2018年7月，米歇尔威廉姆斯（MichelleWilliams）曝出主动入心理健康医疗中心，对抗抑郁症。

2019年4月，38岁的美国女演员米歇尔·威廉姆斯与40岁的音乐人丈夫PhilElverum离婚。

奥斯卡金像奖

• 2017第89届最佳女配角海边的曼彻斯特（提名）
• 2012第84届最佳女主角我与梦露的一周（提名）
• 2011第83届最佳女主角蓝色情人节（提名）
• 2006第78届最佳女配角断背山（提名）

美国电影电视金球奖

• 2020第77届电视类-迷你剧/电视电影类最佳女主角佛西与沃登（获奖）
• 2018第75届电影类-剧情类最佳女主角金钱世界（提名）
• 2017第74届电影类-最佳女配角海边的曼彻斯特（提名）
• 2012第69届电影类-音乐喜剧类最佳女主角我与梦露的一周（获奖）
• 2011第68届电影类-剧情类最佳女主角蓝色情人节（提名）
• 2006第63届电影类-最佳女配角断背山（提名）

英国电影学院奖

• 2017第70届最佳女配角海边的曼彻斯特（提名）
• 2012第65届最佳女主角我与梦露的一周（提名）
• 2006第59届最佳女配角断背山（提名）
• 2006第59届最佳新星奖（提名）

MTV电影奖

• 2012第21届最佳银幕变身我与梦露的一周（提名）

青少年选择奖

• 2013第15届最佳科幻/奇幻电影女演员魔境仙踪（提名）
• 2010第12届最佳恐怖/悬疑电影女演员禁闭岛（提名）

美国演员工会奖

• 2020第26届限定剧/电视电影类最佳女演员佛西与沃登（获奖）
• 2017第23届最佳女配角海边的曼彻斯特（提名）
• 2017第23届最佳集体表演海边的曼彻斯特（提名）
• 2012第18届最佳女主角我与梦露的一周（提名）
• 2006第12届最佳女配角断背山（提名）
• 2006第12届最佳集体表演断背山（提名）
• 2004第10届最佳集体表演心灵驿站（提名）

影评人协会奖

• 2012第17届圣地亚哥影评人协会奖最佳女主角跳支华尔兹（获奖）
• 2011第16届佛罗里达影评人协会奖最佳女主角我与梦露的一周（获奖）
• 2011第24届芝加哥影评人协会奖最佳女主角我与梦露的一周（获奖）
• 2011第16届拉斯维加斯影评人协会奖最佳女主角我与梦露的一周（获奖）

好莱坞电影奖

• 2011第15届年度女演员我与梦露的一周（获奖）

美国评论家选择奖

• 2020第25届迷你剧/电视电影类最佳女主角佛西与沃登（获奖）
• 2016第22届最佳女配角海边的曼彻斯特（提名）
• 2012第17届最佳女主角我与梦露的一周（提名）
• 2011第16届最佳女主角蓝色情人节（提名）
• 2006第11届最佳女配角断背山（获奖）

美国电视艾美奖

• 2019第71届美国电视艾美奖限制剧及电视电影类最佳女主角佛西与沃登（获奖）

米歇尔·威廉姆斯在争议中得到扮演梦露的机会，并以吃饭睡觉都完全融入梦露世界的恒心诠释了一代艳星的一章人生小节。米歇尔的梦露精准传神，备受肯定，并凭此角色拿到了一座金球，也得到奥斯卡影后提名的荣耀。

比米歇尔·威廉姆斯美丽的女人有千千万，但是只有她可以饰演玛丽莲·梦露。或许这句话就足以说明米歇尔的独特。2011年一部《我与梦露的一周》不仅让她得到了奥斯卡影后的提名，也让许多之前对她抱有怀疑的人竖起大拇指。

褪下“梦露外衣”的米歇尔·威廉姆斯在《魔境仙踪》中化身南方好女巫Glinda，片子里她处处散放圣洁的慈善之光，彰显超凡脱俗的仙女气质，然而她天使般的形象背后亦伴随着最黑暗的传说，不过她在片中同时还承担了魔术师心中女神的角色，所以更彰显其光辉。