Отец – протестант, мать – католичка, был воспитан в католической вере. Закончил в Канзас-Сити частный университет иезуитов Rockhurst College. В 1935 примкнул к ордену иезуитов, в 1946 принял священнический сан.
В 1941 получил степень магистра в частном иезуитском Сент-Луисском университете (руководителем его диплома о лирике Хопкинса был Маршалл Маклюэн), также имел степени лиценциата по философии и теологии. Защитил кандидатскую диссертацию (Ph.D.) о Петре Рамусе в Гарварде под руководством историка Перри Миллера (1955).
С 1954 в течение 35 лет преподавал в Сент-Луисском университете. В 1974 выступал от Линкольн-центра с лекциями в Камеруне, Заире, Сенегале, Нигерии. Читал лекции в Торонтском, Йельском и Корнелльском университетах. В социологии испытал воздействие трудов Д.Рисмена и М.Маклюэна, в истории культуры - Э.Хэвлока.
Автор трудов по истории словесности, взаимодействию теологии и литературы. Наиболее известен влиятельными исследованиями по интеллектуальной истории, где его основным предметом был культурный переход западных обществ от устной и визуальной коммуникации к письменной, воздействие этой «технологизации слова» и «технологии письма» на развитие философской мысли, становление институтов науки и литературы, литературных форм романа, лирики и др.
Онг - кавалер Ордена Академических пальмовых ветвей от правительства Франции (1963). Член Американской академии искусств и наук (1971). В 1978 был избран президентом Американской ассоциации исследователей современных языков (MLA), был президентом Американского Мильтоновского общества.
Книги Уолтера Онга в 1970-1980-е гг. оказали широкое влияние на гуманитарную мысль, переведены на многие языки мира, рецепция его идей продолжается.
Полемику с идеями У.Онга открыл Фрэнк Кермоуд в книге «Новые эссе» (1971).