У. К. Брумфилд вырос на Юге США. Читая русские романы, он заинтересовался Россией. После получения степени бакалавра в Тулейнском университете в 1966 году и степени магистра в Калифорнийском университете в Беркли в 1968, он впервые посетил СССР в 1970 году для изучения архитектурной фотографии, которой затем серьёзно занялся с 1974 года. В 1973 году У. К. Брумфилд получил степень доктора философии по славистике в Калифорнийском университете в Беркли, после чего занимал позицию ассистента профессора в Гарвардском университете в 1974—1980 годы.
В 1983 году У. К. Брумфилд, ранее занимавшийся общей славистикой, начал осваивать историю архитектуры, что привело к публикации его первой книги «Gold in azure: one thousand years of Russian architecture».
У. К. Брумфилд прожил в СССР и России в общей сложности около 9 лет, занимаясь исследованиями в сотрудничестве с Московским государственным университетом и Санкт-Петербургским государственным университетом, а также путешествуя по Русскому Северу и фотографируя сохранившиеся памятники традиционной архитектуры, в частности — вологодского деревянного зодчества, а также храмы Вологды и Вологодской области.
У. К. Брумфилд передал свою коллекцию из примерно 1100 фотографий памятников архитектуры Русского Севера, сделанных в 1999—2003 годах Библиотеке Конгресса США; впоследствии его архивы были оцифрованы.
В 2000 году У. К. Брумфилду была присвоена премия Гугенхайма в области гуманитарных наук (история России). Является действительным членом Российской академии архитектуры и строительных наук с 2002 года и почётным членом Российской академии художеств с 2006 года. В 2011 году Федеральное агентство по печати и массовым коммуникациям на 7-м Всероссийском конкурсе региональной и краеведческой литературы «Малая Родина» наградило У. К. Брумфилда специальным дипломом «за многолетнюю исследовательскую и культурно-просветительскую деятельность по сохранению и популяризации в мире культурного наследия российских регионов».
С 2005 года издается серия книг У.Брумфилда об исторических городах Вологодской области (издательство «Три квадрата»):
Благодаря финансовой поддержке Института Кеннана, издательство «Три квадрата» с 2005 года выпускает книги У.Брумфильда в серии «Открывая Россию/Discovering Russia»:
В 2009 году издательством «Три квадрата» была издана литературоведческая монография У.Брумфилда «Социальный проект в русской литературе XIX века».