Fue hijo del empresario John Lane Paxton (1920-2011) y de Mary Lou Paxton (nacidaGray).[2] Se mudó a la ciudad deLos Ángeles cuando tenía dieciocho años, donde encontró trabajo en la industria del cine de la mano deRoger Corman.[3] Después de unos años se mudó a la ciudad deNueva York, donde estudió interpretación en laUniversidad de Nueva York.[3]
Contrajo matrimonio en dos ocasiones, la primera de ellas con Kelly Rowan. Estuvieron juntos un año, de 1979 a 1980, cuando finalmente se divorciaron. Después se casó con Louise Newbury en 1987, a la que conoció en unautobús enLondres (Reino Unido), la cual lo acompañó hasta el día de su muerte. Tuvieron dos hijos: James Paxton (nacido en 1994) y Lydia Paxton (nacida en 1997).[3]
El 25 de febrero de 2017, Paxton murió a la edad de 61 años debido a las complicaciones que tuvo después de unacirugía cardíaca. Once días antes, el actor se había sometido a una cirugía para sustituir una válvula del corazón y corregir un aneurisma aórtico. Por desgracia, se produjeron complicaciones que empeoraron aún más su estado de salud. Algunas fuentes hablan de que murió de un derrame cerebral.
Calles de fuego (1984),Terminator (1984) yAliens (1986) son algunos de los ejemplos de los inicios conocidos de Paxton como actor. TantoTerminator comoAliens fueron dirigidas porJames Cameron y se convirtieron en un éxito de la crítica y del público, lo que favoreció la carrera del actor. Después, participó en películas de poca repercusión y volvió a rodar a las órdenes de James Cameron enMentiras arriesgadas (1994), esta última protagonizada porArnold Schwarzenegger yJamie Lee Curtis y que logró recaudar 370 millones de dólares en todo el mundo.[4]
Un año después de este largometraje volvió a trabajar a las órdenes de James Cameron enTitanic (1997), interpretando a Brock Lovett, un empresario obsesionado con los restos del Titanic. Para la realización del filme, Paxton junto a Cameron y a un grupo selecto de personajes relacionados con el tema descendieron a los restos del malogrado buque en un minisubmarino MIR de alta profundidad que fue parte de las operaciones del buque oceanográficoKeldish.
En 2012 protagonizó la miniserie televisivaHatfields & McCoys, junto conKevin Costner y dirigida porKevin Reynolds. Paxton fue nominado alEmmy en la categoría a mejor actor principal en miniserie, que finalmente ganó su compañero de reparto Kevin Costner. La miniserie consta de tres capítulos y fue emitida por el canalHistory.
Además, dirigió dos cortometrajes,Fish Heads yTattoo, y un capítulo deSaturday Night Live, además de demostrar ser un competentedirector de cine con dos películas tan notables comoEscalofrío yJuego de honor.
En 2017 participó de la cinta de ciencia ficción y dramaEl círculo, dirigida por James Ponsoldt y protagonizada porEmma Watson yTom Hanks.
Sus último papel fue como protagonista de la serie de una temporada de duraciónTraining Day, de la cadenaCBS.
Bill Paxton es reconocido por haber sido el único ser del planeta que fue asesinado por xenomorfos, enAliens, un terminator enTerminator I y por un Depredador enDepredador II, tres de los monstruos cinematográficos más famosos de los últimos años.