Nach dem High School-Abschluss zog Michelle Williams nach Los Angeles, wo sie ab 1993 in Nebenrollen in Fernsehserien wie "Baywatch", "Eine starke Familie" oder "Hör mal, wer da hämmert" zu sehen war.
Auf der großen Leinwand landete sie 1994: Nämlich in einer Neuverfilmung des Filmklassikers "Lassie". Mit der TV-Serie "Dawson's Creek" schaffte die junge Blonde dann ihren Durchbruch in Hollywood.
Heath Ledger, den verstorbenen Vater ihrer Tochter, lernte Michelle Williams während den Dreharbeiten zu "Brokeback Mountain" kennen. Im September 2007 trennte sich das Paar. Am 22. Januar 2008 starb Ledger an einer Medikamentenvergiftung. Aufgrund dessen brach Michelle Williams die Dreharbeiten zu ihrem damaligen Projekt ab.
Im Jahr 2011 war Michelle Williams als "Beste Hauptdarstellerin" des Films "Blue Valentine" nominiert, unterlag aber ihrer Kollegin Natalie Portman. Es war bereits ihre zweite "Oscar"-Nominierung, die erste gab es für "Brokeback Mountain".
