Томас Ланьер Уильямс родился 26 марта 1911 года в городе Коламбусе (штат Миссисипи, США); псевдоним Теннесси взял в начале своего литературного пути.
Прототипом Уингфилдов в пьесе «Стеклянный зверинец» (The Glass Menagerie, 1945) послужила семья драматурга: строгий придирчивый отец, упрекавший сына в отсутствии мужественности; властная мать, не в меру гордившаяся видным положением семьи в обществе, и сестра Роуз, страдавшая депрессией.
Не желая прозябать на производстве, к чему он был приговорён стеснённым материальным положением семьи, Уильямс вёл богемную жизнь, кочуя из одного города в другой (Новый Орлеан, Мексика, Ки-Уэст, Санта-Моника).
Его ранняя пьеса «Битва ангелов» (Battle of Angels, 1940) построена на типичной коллизии: в душной атмосфере закоснелого городишка три женщины тянутся к странствующему поэту.
Самые известные пьесы Уильямса — «Трамвай „Желание“» (англ. A Streetcar Named Desire, 1947), «Стеклянный зверинец» (англ. The Glass Menagerie), «Кошка на раскалённой крыше» (англ. Cat on a Hot Tin Roof).
Пьесы Уильямса неоднократно привлекали внимание кинематографистов. Среди многочисленных экранизаций его произведений наибольшей популярностью пользовались «Трамвай „Желание“» режиссёра Элии Казана (1951) с участием Марлона Брандо и Вивьен Ли и «Кошка на раскалённой крыше» в постановке Ричарда Брукса (1958), в которой главные роли исполнили Элизабет Тейлор и Пол Ньюман, а также «Ночь игуаны» (англ. The Night of the Iguana) — пьеса в трёх действиях, основанная на его же рассказе 1948 года. Премьера состоялась на Бродвее в 1961 году. В 1964 году пьеса была экранизирована Джоном Хьюстоном (в главной роли — Ричард Бёртон).
Уильямс дважды выдвигался на соискание премии «Оскар» как лучший сценарист — в 1952 году за «Трамвай „Желание“» и в 1957 — за снятый Элией Казаном фильм «Куколка», в основу которого легли его две одноактные пьесы «Двадцать семь тележек с хлопком» и «Несъедобный ужин».
В откровенных «Мемуарах» (Memoirs, 1975) Уильямс с самоиронией пишет о своей гомосексуальности.
Умер Теннесси Уильямс в Нью-Йорке 25 февраля 1983 года.
Смерть наступила в результате того, что ему в рот попал колпачок от спрея, которым он лечил насморк.