William Henry Bragg werd op 2 juli 1862 in Westward, Cumberland, geboren. Hij genoot zijn opleiding aan de Market Harborough Grammar School en daarna aan King William’s College, Isle of Man. In 1881 werd hij verkozen tot minor scholar aan het Trinity College in Cambridge, waar hij wiskunde studeerde onder de bekende leraar, Dr. E.J. Routh. Hij was derde Wrangler in de Mathematical Tripos, deel I, in juni 1884, en werd geplaatst in de eerste klas in deel II in de daaropvolgende januari. Hij studeerde natuurkunde in het Cavendish Laboratory gedurende een deel van 1885, en aan het eind van dat jaar werd verkozen tot hoogleraar in de wiskunde en natuurkunde aan de universiteit van Adelaide, Zuid-Australië. Daarna werd hij achtereenvolgens Cavendish Professor in de Natuurkunde te Leeds (1909-1915), Quain Professor in de Natuurkunde aan het University College London (1915-1925), en Fullerian Professor in de Scheikunde aan het Royal Institution.
Zijn onderzoeksinteresses omvatten een groot aantal onderwerpen en hij was een expert in het oppakken van een onderwerp, bijna terloops, het leveren van een belangrijke bijdrage, en het dan weer te laten vallen. Het werk van Bragg en zijn zoon Lawrence in 1913-1914 vormde echter de basis voor een nieuwe tak van wetenschap van het grootste belang, namelijk de analyse van de kristalstructuur met behulp van röntgenstraling. Was de fundamentele ontdekking van het golfaspect van röntgenstraling, zoals blijkt uit de diffractie ervan in kristallen, te danken aan von Laue en zijn medewerkers, het is evenzeer waar dat het gebruik van röntgenstraling als instrument voor de systematische onthulling van de wijze waarop kristallen zijn opgebouwd, geheel te danken was aan de Braggs. Dit werd erkend door de toekenning van de Nobelprijs gezamenlijk aan vader en zoon in 1915.
Tijdens de Eerste Wereldoorlog werd Bragg belast met het onderzoek naar de detectie en meting van onderwatergeluiden in verband met het opsporen van onderzeeërs. Het was waarschijnlijk als erkenning van zijn werk, alsmede van zijn wetenschappelijke eminentie, dat Bragg in 1917 tot C.B.E. werd benoemd en in 1920 tot ridder werd geslagen. De Orde van Verdienste volgde in 1931. Na sedert 1907 Fellow te zijn geweest, werd hij in 1935 verkozen tot President van de Royal Society.
Hij was eredoctor van een zestiental universiteiten, en lid van de voornaamste buitenlandse genootschappen. Vele andere medailles en onderscheidingen werden hem toegekend, waaronder de Rumford Medal in 1916 en de Copley Medal (de belangrijkste onderscheiding) in 1930.
Hij was de auteur van vele boeken, waaronder 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, en The Universe of Light. Zijn favoriete ontspanning was golf.
In 1889 trouwde hij met Gwendoline Todd, dochter van Sir Charles Todd, F.R.S., Postmaster General en Government Astronomer van Zuid Australië. Hun zoon William Lawrence Bragg deelde de Nobelprijs met zijn vader.
Na een leven van verbazingwekkende produktiviteit overleed Sir William Bragg op 10 maart 1942.