William Henry Bragg 1862. július 2-án született a cumberlandi Westwardban. A Market Harborough Grammar Schoolban, majd a King William’s College-ban, a Man-szigeten tanult. 1881-ben a cambridge-i Trinity College kisebb ösztöndíjasává választották, és matematikát tanult a neves tanár, Dr. E. J. Routh mellett. A matematikai triposz I. részének harmadik helyezettje volt 1884 júniusában, és a következő év januárjában a II. rész első osztályába került. Az 1885-ös év egy részében fizikát tanult a Cavendish Laboratóriumban, majd az év végén a dél-ausztráliai Adelaide-i Egyetem matematika és fizika professzorává választották. Ezt követően egymás után lett a leedsi Cavendish-fizika professzora (1909-1915), a londoni University College Quain-fizika professzora (1915-1925) és a Royal Institution Fullerian-kémiaprofesszora.
Kutatási érdeklődése nagyon sok témát ölelt fel, és ügyesen felkapott egy témát, szinte véletlenül, fontos hozzájárulást tett, majd ismét elhagyta azt. Bragg és fia, Lawrence 1913-1914-ben végzett munkája azonban megalapozta a tudomány egy új, rendkívül fontos és jelentős ágát, a kristályszerkezet röntgensugarakkal történő elemzését. Ha a röntgensugárzás hullámaspektusának alapvető felfedezése, amelyet a kristályokban való diffrakciója bizonyít, von Laue-nak és munkatársainak köszönhető, ugyanígy igaz az is, hogy a röntgensugárzásnak a kristályok felépítésének szisztematikus feltárására szolgáló eszközként való felhasználása teljes egészében Braggéknek köszönhető. Ezt azzal ismerték el, hogy 1915-ben a Nobel-díjat közösen ítélték oda apának és fiának.
Az első világháború alatt Braggot bízták meg a tengeralattjárók felkutatásával kapcsolatos, a víz alatti hangok észlelésére és mérésére irányuló kutatásokkal. Valószínűleg munkájának, valamint tudományos kiválóságának elismeréseként 1917-ben Bragg-et C.B.E.-vé avatták, 1920-ban pedig lovaggá ütötték. Az érdemrendet 1931-ben kapta meg. Miután 1907 óta Fellow volt, 1935-ben a Royal Society elnökévé választották.
Mintegy tizenhat egyetem díszdoktora volt, és a vezető külföldi társaságok tagja. Számos egyéb kitüntetést és díjat adományoztak neki, amelyek közül megemlíthetjük az 1916-os Rumford-érmet és az 1930-as Copley-érmet (annak első számú kitüntetését).
Számos könyv szerzője volt, köztük a Tanulmányok a radioaktivitásról; Röntgensugarak és kristályszerkezet; A hang világa; A dolgok természetéről; Régi mesterség és új tudás; Bevezetés a kristályelemzésbe és A fény univerzuma. Kedvenc szórakozása a golf volt.
1889-ben feleségül vette Gwendoline Toddot, Sir Charles Todd, F.R.S., Dél-Ausztrália főpostamestere és kormányzati csillagásza lányát. Fiuk, William Lawrence Bragg megosztotta apjával a Nobel-díjat.
Sir William Bragg elképesztően termékeny élet után 1942. március 10-én halt meg.