William Goldman est né dans une famille juive de Highland Park, une banlieue de Chicago dans l'Illinois. Il est le frère du scénariste James Goldman, décédé en 1998.
William Goldman a publié cinq romans et écrit trois pièces jouées à Broadway avant d'écrire des scénarios, dont plusieurs à partir de ses romans, comme Marathon Man. Dans les années 1980, il a écrit plusieurs livres de mémoires sur sa vie professionnelle à Broadway et Hollywood (dont l'un où il faisait la remarque qu'à Hollywood « personne ne sait rien »), et a écrit de nouveaux romans en utilisant parfois le pseudonyme de Harry Longbaugh. L'adaptation à l'écran de son roman The Princess Bride a marqué son retour à l'écriture de scénario. Il est souvent appelé à la rescousse comme script doctor (conseil pour scénario) sans être porté au générique, pour des projets en difficulté.
Goldman a gagné deux Oscars: l'un pour le scénario original de Butch Cassidy et le Kid et l'autre pour le scénario adapté pour le film Les Hommes du président.
En 1988, il a été membre du jury au festival de Cannes.
Il a été marié jusqu'à son divorce en 1991.