Родился в 1812 году в Чарде, одном из центров по производству кружева в Англии. В то время отрасль находилась на подъеме. Окончив обучение, Хенсон начал работать инженером, проектируя и усовершенствуя станки для производства. В 1835 году Хенсон получил свой первый патент на «Усовершенствованный станок для производства кружева».
В 1838 году он знакомится с Джоном Стрингфеллоу, занимавшемся в Чарде обслуживанием и разработкой паровых двигателей для станков, используемых на кружевных фабриках, а также производством бобин для этих машин. Хенсон заинтересовал Стрнгфеллоу своими идеями в области воздухоплавания, и, объединив усилия, в 1842 году они запатентовали устройство «Воздушного парового экипажа» («Aerial Steam Carriage») (Патент Британии № 9478).
Согласно патенту «Ариэль» («Эриэль»), как коротко называли экипаж, представлял собой моноплан с размахом крыльев 46 м, массой 1400 кг. Площадь крыльев составляла 420 кв.м. На Ариэле должна была быть установлена паровая машина мощностью 50 л. с., которая приводила в действие два расположенных на крыльях толкающих винта и позволяла бы ему перевозить до 12 пассажиров максимальной скоростью до 80 км/ч на расстояние до 1600 км.
В 1843 году Хенсон и Стрингфеллоу, вместе с Фредериком Марриотом и Д. Е. Коломбином регистрируют акционерное общество Aeriel Transit Company. В то же время Стрингфеллоу строит первую шестиметровую модель «Ариэля», которую оснащает неольшой паровой машиной мощностью 1 л.с. С 1844 по 1847 год Стрингфеллоу проводит испытания модели, постоянно меняя большинство параметров, переделывая планер и увеличивая мощность паровой машины. Однако испытания в большинстве случаев проходят неудачно. Максимальное расстояние, которое пролетела модель в горизонтальном полете, не превышало десяти метров, при том, что модель была закреплена на проволоке. До испытаний на взлёт и посадку дело не дошло.
К 1847 году, несмотря на поддержку парламента, стало ясно, что акционерное общество не смогло собрать необходимых на дальнейшую разработку и постройку прототипа средств. Начались спекуляции в прессе о том, что «Ариэль» — это выдумка и мошенничество. Расстроенный Хенсон вышел из дела.
Занимаясь «Ариэлем», Хенсон, однако, не сосредотачивался только на нем. В 1847 году он запатентовал устройство безопасной бритвы. Это была всем знакомая теперь бритва в форме буквы «Т» . Через пару десятков лет права на производство были выкуплены фирмой Gillette, а в 1901 году в компании добавили к хорошо зарекомендовавшему себя станку одноразовые лезвия. В таком виде безопасные бритвы выпускаются до сих пор.
4 марта 1848 года Хенсон женился на Саре Энн Джонс. Хенсон все еще был расстроен неудачей с «Ариэлем» и супруги решили эмигрировать в США.
Перебравшись в США, пара поселяется в Нью-Арке, Нью-Джерси, где Хенсон первое время работает механиком. Однако его талант изобретателя снова проявил себя — он патентует машину для изготовления льда, водооталкивающую ткань, устройство для чистки цистерн, а также новую модификацию бритвенного станка.
К 1870 году он — уважаемый инженер. В то время он работал над орудием, заряжаемым через казенник, которое предложил для американских военно-морских сил. Те отвергли изобретение, как непрактичное.
В 1871 году он выпустил книгу по астрономии, в которой отразил свои взгляды на происхождение и формирование космоса, которые весьма близки к современной астрономии .
До самой своей смерти Хенсоны жили в Нью-Арке. Хенсон скончался в 1888 году, похоронен в городке Ист-Оранж, недалеко от Нью-Арка.
Уильям Хенсон упоминается в рассказе Эдгара По «История с воздушным шаром», опубликованном в 1841 году в «Нью-Йорк Миррор», в качестве одного из пассажиров шара.