William Franklin Beedle rođen je 1918. Otac mu je bio kemičar, a majka učiteljica. Kad je imao tri godine, obitelj se preselila u Pasadenu. Ondje je pohađao koledž i počeo glumiti u radio-dramama. Kao 20-godišnjak nastupio je u amaterskoj predstavi u ulozi 80-godišnjeg oca Marie Curie. Primijetio ga je lovac na talente koji je radio za Paramount. Dogovorili su probno snimanje, ali datum se poklapao s ispitom iz kemije. Mladi William bio je toliko hrabar da je pomaknuo datum. Nakon nekoliko manjih angažmana, promijenio je prezime. Dobio je ulogu u filmu "Zlatni mladić", kao partner Barbare Stanwyck. Igrao je violinista koji postaje boksač. Morao je ići na satove violine i trenirati boks. Pritisak je bio prevelik te se počeo opijati. Šefovi studija Columbia htjeli su mu dati otkaz, ali Barbara Stanwyck intervenirala je i pomogla mu da se pripremi za ulogu. Tako je počelo prijateljstvo koje će trajati cijeli život.
Uzlet u karijeri doživio je kad ga je Billy Wilder angažirao u "Bulevaru sumraka", nakon što je Montgomery Clift odustao. Wilder je poslije ovako govorio o mladom Williamu Holdenu: "Bio je kompliciran čovjek, odan prijatelj i istinska zvijezda. Sve su žene bile zaljubljene u njega". Nakon "Stalaga 17", također u režiji Billyja Wildera, Holden je postao zvijezda i dobio Oscara za najboljega glavnog glumca. Na snimanju "Sabrine", trećeg filma koji je snimio s Wilderom, imao je kratku avanturu s Audrey Hepburn. Većina ljubitelja filma pamti ga po ulozi zlosretnog zatvorenika Shearsa u epskom filmu "Most na rijeci Kwai" Davida Leana. Dok je 1962. snimao film "Lav" s Trevorom Howardom i Capucine, Holden se zaljubio u Afriku. Ta će ga ljubav pratiti do kraja života. S partnerima je utemeljio ranč Mount Kenya i angažirao se u projektima zaštite divljih životinja. Uz stalnu borbu s alkoholom i tadašnjim holivudskim sustavom stvaranja zvijezda, 1969. uspješno se vratio na film, ulogom u "Divljoj hordi" Sama Peckinpaha.