Nordhaus Albuquerque-ben született, Új-Mexikó államban. AYale Egyetemen végezte az alapszakot 1963-ban, a doktoriját 1967-ben tette le aMassachusettsi Műszaki Egyetemen. 1973 óta a Yale közgazdasági karának állandó professzora, valamint az erdészeti és környezettudományi kar professzora. Felesége, Barbara a Yale Gyermektanulmányozási Centrumban dolgozik.
Nordhaus a Nemzeti Tudományos Akadémia tagja (National Academy of Sciences), ahol többféle bizottság feladatait segítette a nukleáris és alternatív energiarendszerekkel, az üvegházhatás és a felmelegedés következményeivel, nemzeti statisztikával és az illegális drogok utáni kutatásokkal kapcsolatban.[1] 1972 óta tagja és tanácsadója a Brookings Gazdasági Testületnek Washingtonban. 1977-től 1979-ig a Nemzeti Gazdasági Tanács tagja. 1986-tól 1988-ig a Yale Egyetem igazgatója.
Nordhaus több tudományos lap volt vagy jelenlegi szerkesztője.
Nordhaus több könyvet is írt, jelentősebbek azInvention, aGrowth and Welfare,Is Growth Obsolete?,The Efficient Use of Energy Resources,Reforming Federal Regulation,Managing the Global Commons,Warming the World és azEconomics tankönyv.
Kutatási területe a gazdasági növekedésre, a természeti erőforrásokra és a klímaváltozásra terjed ki. Az 1970-es évek óta foglalkozik gazdasági és tudományos modellek fejlesztésével, amelyek a globális felmelegedést teszik szemlélhetőbbé, és segítségükkel meg lehet határozni a hatékony módját az éghajlatváltozás kezelésének. Nordhaus a bér és az árak viszonyát, az egészségügyet, a nemzeti mutatószámokat, a politikai gazdasági körforgást és a termelőképességet is tanulmányozta.[1] Az 1996-os tanulmányában a gazdaságtörténetről a babiloni időkre tér vissza, ahol megállapítja, hogy a hosszú távú gazdasági növekedést alaposan alábecsülték.
Nordhaus azokat az interakciókat vizsgálta, amelyek működésbe lépnek a világgazdaság és az ember okozta klímaváltozás között, nagyobb figyelmet szentelve a Föld éghajlatváltozásának, ami afosszilis tüzelőanyagok (szén, kőolaj) égetéséből fakad. Köztudott, hogy ez aszén-dioxid mennyiségét azatmoszférában és egyéb üvegházhatást okozó anyagok felszabadulását jelenti, ami végül a globális felmelegedést eredményezi. Nordhaus a kémiára és a fizika törvényeire alapozva létrehozta az úgynevezett integrált értékelő modelleket (integrated assessment models vagy IAMs), amelyekkel megmutatta, hogy a világgazdaság és az éghajlat hogyan alakulna a felmelegedés üteme és az azt megakadályozó irányelvek szerint (pl. kibocsátási kvóta), ha ugyan a kormány tesz ellene.
A DICE-modellel (Dynamic Integrated Climate Economy model) Nordhaus meghatározta a hosszú távú gazdasági kiadásokat és bevételeket, és arra jutott, hogy az emberi jólét, beleértve a jövő generációinak jólétét, akkor érné el a maximumát, ha az összes országban bevezetnék aszénadót.
Nordhaus 2009-ben a szén társadalmi költségét 2025-re 16 amerikai dollár per tonnára becsülte, azonban 2016-ban újra számolta, és a szén költsége 44 amerikai dollárra növekedett, ami majdnem a háromszorosa tíz év eltelte alatt. Nordhaus úgyszintén a globális felmelegedés felső fokát 1,5%-os növekedésen tanácsolja tartani.[2]