Вилијем Дефо Џуниор (Willem Defoe) рођен је 22. јула 1955. године у Аплетону, у држави Висконсин. Био је седмо од осморо деце у породици. Глумом је почео да се бави после средње школе, када је уписао Факултет драмских уметности. Факултет напушта на трећој години и придружује се позоришној групи Театар Икс, са којом глуми широм света.
Наредних година често мења своје позоришне куће, али све време остаје активан на "даскама које живот значе". Први филм снима 1982. године, али он пролази без запаженијег успеха. Прву важнију улогу имао је у филму "Живети и умрети у Лос Анђелесу" из 1985. године. Овом улогом скренуо је пажњу режисера Оливера Стоуна, који му даје улогу у ратној драми "Platoon", која је освојила два Оскара. Овог пута Дефо је завршио на номинацији за споредну мушку улогу.
После краће паузе, поново добија улоге у филмовима "Гори Мисисипи" 1988, "Рођен четвртог јула" 1989. године и "Дивљи у срцу" 1990. године. Партнери у овим филмовима били су му тада велики холивудски потенцијали, а данас велике звезде - Том Круз и Николас Кејџ.
Током деведесетих година, запажене улоге остварио је у филмовима: "Тело као доказ", са Мадоном, "Брзина 2", са Сандром Булок и "Присутна опасност", са Харисоном Фордом.
Године 1999. по други пут је био номинован за Оскара, и то за улогу у филму "Носферату". Последњих година глумио је у филмовима "Спајдермен" и "Бело на бело".
Вилијем Дефо је у браку са глумицом Елизабет Лекомпте још од 1978. године. Овај пар има једног сина.