Уильям С. Берроуз родился 5 февраля 1914 года в городе Сент-Луисе, штат Миссури, в семье известных промышленников. Его дед был основателем компании Burroughs Corporation, просуществовавшей до 1986 и занимавшейся выпуском вычислительной техники. С 1932 по 1936 год Берроуз учится в Гарвардском университете на факультете английской литературы. По окончании университета он путешествует по Европе. В 1937 году Берроуз оказывается в Вене, где собирается изучать медицину. В Австрии он фиктивно женится на некой еврейке Ильзе Клаппер, спасая её от нацистов. Вернувшись в Америку, Берроуз некоторое время изучает антропологию в аспирантуре Гарварда. В 1941 году его призывают в армию, но через несколько месяцев увольняют со службы (причины увольнения точно неизвестны).
В конце 1943 года в Нью-Йорке Берроуз знакомится с будущими известными писателями-битниками Джеком Керуаком и Алленом Гинзбергом. С первым Берроуз через некоторое время резко разойдётся во взглядах, с Гинзбергом же будет поддерживать прекрасные отношения в течение всей своей жизни.
В 1944 году Берроуз встречается с молодой студенткой Джоан Волмер, вскоре они начинают жить вместе, не оформляя свои отношения. К 1940-м годам относятся и первые литературные опыты будущего писателя. Примерно в это же время Берроуз начинает употреблять наркотики; довольно быстро он приобретает пристрастие к морфину, а его жена — к бензедрину. В 1947 году Джоан рожает сына — Уильяма С. Берроуза младшего. Из-за проблем с законом семья вынуждена постоянно переезжать с места на место, пока в начале 50-х не оказывается в Мексике.
6 сентября 1951 года в Мехико происходит событие, определившее судьбу Берроуза как писателя. Играя в «Вильгельма Телля», пьяный Берроуз выстрелом из пистолета случайно смертельно ранит свою жену. Позднее в предисловии к роману «Пидор» он напишет:
Я вынужден с ужасом признать, что если бы не смерть Джоан, я никогда не стал бы писателем, вынужден осознать, до какой степени это событие послужило причиной моего писательства и сформировало его. Я живу с постоянной угрозой одержимости духом, с постоянной необходимостью избежать его, избежать Контроля. Так смерть Джоан связала меня с захватчиком, с Мерзким Духом и подвела меня к той пожизненной борьбе, из которой у меня нет другого выхода — только писать.
После смерти жены Берроуз отправляется в путешествие по Южной Америке на поиски галлюциногена яге, используемого местными шаманами. Свои дорожные впечатления он описывает в письмах Гинзбергу; позднее эти письма будут изданы отдельной книгой. Примерно в это же время Берроуз пишет свои первые романы «Джанки» и «Пидор». «Джанки», в котором описывается жизнь наркомана, зависимого от героина, удаётся издать в небольшом нью-йоркском издательстве бульварной литературы в 1953 году. Темой второй книги (как нетрудно догадаться из названия) становится гомосексуализм; первоначально она была второй частью «Джанки». Выпустить её в маккартистской Америке оказывается невозможно, к тому же Берроуз внезапно разочаровался в её литературных достоинствах, и она осталась неопубликованной вплоть до 1985 года. Первые произведения Берроуза стали единственными книгами, написанными в традиционной манере.
Покинув Южную Америку, Берроуз после недолгих скитаний по Европе отправляется в Танжер — город на севере Марокко (Африка), популярный после войны среди американских гомосексуалистов и наркоманов, вынужденных покинуть родину. Танжер в 50-е славится доступностью продажного секса и наркотиков. Здесь Берроуз начинает работать над новым произведением, которое станет впоследствии его самым знаменитым романом «Голый завтрак». Книга пишется «мозаичным» методом, который позднее трансформируется в «метод нарезок» (cut-up technique). Берроуз монтирует роман из документальных отчётов о своей героиновой зависимости, собственных измышлений на тему гомосексуализма, порнографических описаний различных извращений и, наконец, наркотических образов Танжера, который превращается в сознании автора в некую Интерзону (Interzone), населённую тайными агентами, полубезумными докторами и всевозможными мутантами. «Голый завтрак» удаётся опубликовать в 1959 году во Франции в известном парижском англоязычном порноиздательстве «Олимпия». В Америке же книга попадает под суд по обвинению в непристойности. В защиту романа в суде выступили Норман Мейлер и Аллен Гинзберг; после долгих разбирательств в 1966 году все обвинения с «Голого завтрака» снимаются, а имевший место скандальный процесс только способствует популярности книги
Свои следующие произведения Берроуз создаёт уже «методом нарезок», о котором писатель узнаёт от своего друга, поэта и художника Брайона Гайсина. Данная техника письма впервые предлагается дадаистами в 20-е годы, но Берроуз несколько трансформирует её. Суть метода писателя проста. Во всех своих поездках Берроуз не расстаётся с тетрадью, расчерченной на три колонки. В первую он записывает различные факты о происходящем вокруг, обрывки услышанных фраз, диалогов; во вторую — личные впечатления, мысли, воспоминания; наконец, третья содержит цитаты из книг, читаемых в данный момент. Собственно из этих колонок и монтируется будущая книга. Только, в отличие от дадаистов, ранее проводивших эксперименты в том же направлении, Берроуз весьма скрупулёзно подходит к компоновке различных кусков и последующему редактированию текста. Аналог «метода нарезок» — активное использование семплов в современной популярной музыке (в первую очередь в хип-хопе и электронике). Сам Берроуз так писал о технике cut-up: :
Человек читает газету, и его взгляд скользит по колонке в разумной аристотелевской манере — мысль за мыслью, фраза за фразой. Но подсознательно он читает и колонки, расположенные по бокам, а также осознает присутствие сидящего рядом попутчика. Вот вам и нарезка.
Первую трилогию Берроуза, известную как The Nova Trilogy, составляют романы «Мягкая машина», «Билет, который лопнул», «Нова Экспресс». (Иногда эти произведения рассматриваются как продолжение «Голого завтрака» в рамках единой тетралогии; все они написаны в технике cut-up.) В 1970-е годы появляется ещё два романа — «Дикие мальчики» и «Порт святых», однако Берроуз больше концентрируется на малых формах, пишет множество рассказов, часть из которых вошла в сборники «Дезинсектор!» (1973) и «The Burroughs File» (1984).
Крупнейшие произведения, написанные Берроузом в 80-е годы, снова образуют трилогию: это романы «Города красной ночи», «Пространство мёртвых дорог» и «Западные земли». Помимо этого, в 1986 году Берроуз написал автобиографическую новеллу «Кот внутри», которая часто признаётся одной из вершин его творчества; он продолжает писать рассказы, очерки. В 1990-е годы также появляется последний роман писателя, сборник снов разных лет «Моё образование»; примерно тогда же вышел аудиосборник отрывков из произведений Берроуза в исполнении автора, диск «Dead City Radio».
Умер Берроуз 2 августа 1997 года в возрасте 83 лет от последствий перенесённого днём ранее инфаркта миокарда.. Несмотря на злоупотребление героином и множество случайных сексуальных связей, писатель пережил свою жену, сына и большинство своих друзей (включая Гинзберга).