William Henry Bragg syntyi Westwardissa, Cumberlandissa, 2. heinäkuuta 1862. Hän opiskeli Market Harborough Grammar Schoolissa ja sen jälkeen King William’s Collegessa Mansaarella. Hänet valittiin Cambridgen Trinity Collegen minor scholariksi vuonna 1881, ja hän opiskeli matematiikkaa tunnetun opettajan, tohtori E. J. Routhin johdolla. Hän sijoittui kesäkuussa 1884 matematiikan tripossa, osa I, kolmanneksi ja seuraavana tammikuussa osa II:ssa ensimmäiseen luokkaan. Hän opiskeli fysiikkaa Cavendishin laboratoriossa osan vuotta 1885, ja saman vuoden lopussa hänet valittiin etelä-australialaisen Adelaiden yliopiston matematiikan ja fysiikan professoriksi. Myöhemmin hänestä tuli peräkkäin Cavendishin fysiikan professori Leedsissä (1909-1915), Quainin fysiikan professori Lontoon University Collegessa (1915-1925) ja Fullerianin kemian professori Royal Institutionissa.
Hänen tutkimusintressinsä kattoivat hyvin monia aiheita, ja hän oli taitava tarttumaan aiheeseen melkeinpä sattumanvaraisesti, antamaan merkittävän panoksen ja jättämään sen sitten taas pois. Braggin ja hänen poikansa Lawrencen työ vuosina 1913-1914 perusti kuitenkin tärkeimmän ja merkittävimmän uuden tieteenalan, kiderakenteen analysoinnin röntgensäteiden avulla. Jos röntgensäteilyn aaltoaspektin perustavanlaatuinen löytäminen, joka ilmenee sen diffraktiosta kiteissä, oli von Lauen ja hänen työtovereidensa ansiota, on aivan yhtä totta, että röntgensäteilyn käyttäminen välineenä, jonka avulla voidaan systemaattisesti paljastaa kiteiden rakennetta, oli täysin Braggin ansiota. Tämä tunnustettiin myöntämällä Nobel-palkinto yhdessä isälle ja pojalle vuonna 1915.
Ensimmäisen maailmansodan aikana Braggille annettiin tehtäväksi tutkia vedenalaisten äänien havaitsemista ja mittaamista sukellusveneiden paikantamisen yhteydessä. Todennäköisesti tunnustuksena hänen työstään sekä hänen tieteellisestä ansioituneisuudestaan Braggista tehtiin C.B.E. vuonna 1917 ja hänet lyötiin ritariksi vuonna 1920. Seuraavaksi hänelle myönnettiin ansioristi vuonna 1931. Hän oli ollut Fellow vuodesta 1907, ja hänet valittiin Royal Societyn presidentiksi vuonna 1935.
Hän oli noin kuudentoista yliopiston kunniatohtori ja johtavien ulkomaisten seurojen jäsen. Hänelle myönnettiin monia muita mitaleja ja palkintoja, joista mainittakoon Rumfordin mitali vuonna 1916 ja Copleyn mitali (sen ykköspalkinto) vuonna 1930.
Hän oli monien kirjojen kirjoittaja, muun muassa Studies in Radioactivity (Tutkimuksia radioaktiivisuudesta); X-Rays and Crystal Structure (Röntgensäteet ja kiderakenne); The World of Sound (Äänen maailma); Concerning the Nature of Things (Asioiden luonnosta); Old Trades and New Knowledge (Vanhoja ammatteja ja uutta tietoa); An Introduction to Crystal Analysis (Johdatus kiteiden analyysiin) ja The Universe of Light (Valon maailma). Hänen lempiharrastuksensa oli golf.
Vuonna 1889 hän meni naimisiin Gwendoline Toddin kanssa, joka oli Etelä-Australian postimestarin ja hallituksen tähtitieteilijän Sir Charles Toddin tytär. Heidän poikansa William Lawrence Bragg jakoi Nobel-palkinnon isänsä kanssa.
Hämmästyttävän tuottavan elämän jälkeen Sir William Bragg kuoli 10.3.1942.