Его мать, работавшая лифтершей в этом театре, привела Билли Ди к продюсерам, услышав, что для спектакля им нужен ребенок. Тинейджером Билли Ди поступил в престижную Высшую школу музыки и драмы в Нью-Йорке. Затем он учился в национальной академии изящных искусств,а чуть позже – в театральной студии в Гардеме у Сиднея пуатье.
Билли Ди вернулся на Бродвей, где-то по дороге ухитрился сняться в кино, но прошло почти десять лет, прежде чем его пригласили в следующий фильм. В кинозвезды его зачислили только после того, как он сыграл с Дианой Росс в фильме «Lady Sings the Blues» в 1972-м. После чего о Билли Ди Уильямсе заговорили как о «чернокожем Кларке Гэйбле».
В начале 80-х слава Билли Ди стала понемногу увядать, но тут ему на помощь пришел Джордж Лукас, пригласивший актера на роль Ландо в пятом и шестом эпизодах «Звездных войн» - «Империя наносит ответный удар» и «Возвращение джедая»