William Henry Bragg wurde am 2. Juli 1862 in Westward, Cumberland, geboren. Er besuchte die Market Harborough Grammar School und anschließend das King William’s College auf der Isle of Man. 1881 wurde er zum Minor Scholar des Trinity College, Cambridge, gewählt und studierte Mathematik bei dem bekannten Lehrer Dr. E. J. Routh. Im Juni 1884 wurde er Dritter im mathematischen Tripos, Teil I, und im darauffolgenden Januar gehörte er zur ersten Klasse in Teil II. Während eines Teils des Jahres 1885 studierte er Physik im Cavendish-Laboratorium und wurde Ende desselben Jahres auf die Professur für Mathematik und Physik an der Universität von Adelaide in Südaustralien gewählt. Anschließend wurde er nacheinander Cavendish-Professor für Physik in Leeds (1909-1915), Quain-Professor für Physik am University College London (1915-1925) und Fullerian-Professor für Chemie an der Royal Institution.
Seine Forschungsinteressen umfassten eine Vielzahl von Themen, und er verstand es, fast beiläufig ein Thema aufzugreifen, einen wichtigen Beitrag zu leisten und es dann wieder fallen zu lassen. Die Arbeiten von Bragg und seinem Sohn Lawrence in den Jahren 1913-1914 begründeten jedoch einen neuen Wissenschaftszweig von größter Wichtigkeit und Bedeutung, nämlich die Analyse der Kristallstruktur mit Hilfe von Röntgenstrahlen. Wenn die grundlegende Entdeckung des Wellenaspekts der Röntgenstrahlen, wie er sich in der Beugung an Kristallen zeigt, von Laue und seinen Mitarbeitern zu verdanken ist, so ist es ebenso wahr, dass die Verwendung von Röntgenstrahlen als Instrument zur systematischen Aufdeckung der Art und Weise, wie Kristalle aufgebaut sind, ausschließlich den Braggs zu verdanken ist. Dies wurde durch die Verleihung des Nobelpreises an Vater und Sohn im Jahr 1915 gewürdigt.
Während des Ersten Weltkriegs wurde Bragg mit der Forschung zur Erkennung und Messung von Unterwassergeräuschen im Zusammenhang mit der Ortung von U-Booten beauftragt. Wahrscheinlich in Anerkennung seiner Arbeit und seiner wissenschaftlichen Verdienste wurde Bragg 1917 zum C.B.E. ernannt und 1920 zum Ritter geschlagen. Der Verdienstorden folgte im Jahr 1931. Nachdem er seit 1907 Fellow war, wurde er 1935 zum Präsidenten der Royal Society gewählt.
Er war Ehrendoktor von etwa sechzehn Universitäten und Mitglied der führenden ausländischen Gesellschaften. Viele weitere Medaillen und Auszeichnungen wurden ihm verliehen, darunter die Rumford-Medaille im Jahr 1916 und die Copley-Medaille (die höchste Auszeichnung der Gesellschaft) im Jahr 1930.
Er war Autor vieler Bücher, darunter Studies in Radioactivity; X-Rays and Crystal Structure; The World of Sound; Concerning the Nature of Things; Old Trades and New Knowledge; An Introduction to Crystal Analysis und The Universe of Light. Seine Lieblingsbeschäftigung war Golf.
1889 heiratete er Gwendoline Todd, Tochter von Sir Charles Todd, F.R.S., Postmaster General und Regierungsastronom von Südaustralien. Ihr Sohn William Lawrence Bragg teilte den Nobelpreis mit seinem Vater.
Nach einem Leben von erstaunlicher Produktivität starb Sir William Bragg am 10. März 1942.