William Petersen rođen je 21. veljače 1953. kaošestodijeteu obitelji Danca,Arthura Edwarda Petersenai Njemice,Helen June Hoene.

Na koledž se upisao s nogometnom stipendijom,no kako je počeo pohađati sate glume, sport je ubrzo pao u zaborav.

Napustio je koledž i s prvom suprugom, Joanne Brady, i njihovim profesorom drame, otputovao u Baskiju.

U Španjolskoj je studirao šekspirijansku dramu. Toliko se zainteresirao za baskijsku kulturu, da je naučio baskijski jezik. Kćeri, koja im serodila1975., dao je baskijsko imeMaite, što znači ljubav.

Povratkom u SAD, nije želio raditi ništa drugo osim glume, pa je otišao u Chicago živjeti kod rođaka. Ubrzo je počeo raditi u kazalištuSteppenwolf Theatre Company. Kasnije jes kolegama i prijateljima,Garyjom ColeomiTedom Levineom,osnivao kazališteRemains Theater Ensemble.

Petersen je odbio nekoliko nevjerojatnih uloga:

1. 1986. ulogu Platona jer je smatrao da je premala plaća.

2. Ulogu u filmuOlivera Stonea'Vod smrti'budući da bi ga uloga zadržala na Filipinima, predugo i predaleko od obitelji.

3. Ponuđena mu je uloga Henrya Hilla u filmu'Dobri momci', no i nju je odbio.

Petersen se u lipnju 2003. u Italiji oženio s Ginom Cirone.Surogat majka im je2011.rodila kćer i sina.