Acteur afro-américain, spécialisé dans les rôles télévisés, au sourire ravageur et au charme indéniable, il est connu du grand public pour sa prestation dans la saga Star Wars (Star Wars épisode V: l'Empire contre-attaque et Star Wars épisode VI: le retour du Jedi), dans le rôle de Lando Calrissian, ami de Han Solo et membre de la rébellion.
Il a auditionné pour le rôle d'Han Solo, finalement obtenu par Harrison Ford.
Il a failli avoir un rôle récurrent dans les films Batman, puisqu'il devait tenir le rôle de Double Face, mais pour des raisons d'engagements, il n'est apparu que dans Batman, de Tim Burton.
 
Les séries T.V. dans lesquels on a pu voir Billy Dee Williams sont très nombreuses, allant de Mission Impossible à Dynastie, en passant par Lost.