Фред Уильямсон родился 5 марта 1938 года (некоторые источники ссылаются на 1937) в г. Гэри, штат Индиана, США . В 1960 году закончил Северо-западный Университет в Эванстоне, штат Иллинойс по специальности архитектурно-интерьерного искусства, в котором активно занимался спортом, играя в американский футбол. Затем началась его профессиональная карьера на спортивном поприще. С 1961 года Фред играл за Окленд Рэйдерс, а в 1965 перешёл в Канзас-Сити Чифс; за тяжесть удара получил прозвище «Hummer» (англ. Молот). Также играл в финале кубка по американскому футболу Супер Боул, но в 1967 году Уильямсон завершил футбольную карьеру.
После ухода из футбола Фред немного поработал архитектором, чтобы в дальнейшем уже навсегда посвятить себя карьере в кино . Одна из первых ролей на телевидении в эпизоде «The Cloud Minders», в 1969 году, третьего сезон культового сериала «Звездный путь», в роли повстанца по имени Анка. В 1972 году Уильямсон снимается в ситкоме «Джулия». 70-е — это был период рассвета актёрской деятельности Уильямсона. Тогда процветал жанр для афроамериканцев, у которого даже было специальное название — «Blaxploitation». Карьера Фреда пошла вверх. Сначала он сыграл Спирчакера Джонса в фильме Роберта Олтмена Военно-полевой госпиталь, затем в фильме Отто Премингера Скажи, что любишь меня, Джулия Мун с Лайзой Минелли. Но по-настоящему популярность пришла к нему в 1973 году после фильмов Чёрный цезарь и его продолжении Ад в Гарлеме.
В это время у Фреда Уильямсона зародился нешуточный интерес к режиссуре и продюсированию. Он изучил техническую сторону вопроса и в 1974 году организовал собственную кинокомпанию Po’ Boy Productions.
С тех пор на счету Po’ Boy Productions более 40 фильмов, в которых задействован Фред Уильямсон в качестве режиссёра и актёра. В частности, можно отметить такой фильм как Южный пляж с Питером Фонда.
Po’ Boy Productions организовывало и международные кинопроекты. Фред выиграл Эмми за работу над Полицейской историей, был задействован как актёр в Эквалайзере и постоянно играл партнёра Джо Пэски в сериале Глена Ларсена Half Nelson. Также Фред Уильямсон снялся для журнала Playgirl и рекламировал Reebok. Фред имеет черные пояса по кенпо, тайквондо и карате.
Новым витком его карьеры была роль Фроста в фильме Роберта Родригеса От заката до рассвета, благодаря которому к его творчеству приобщилось новое поколение фанатов. В том же 1996 году он сыграл в фильме, который продюсировала всё та же Po’ Boy Productions Оригинальные ганстеры, а ещё через 2 года в фильме Джона Ву Блэк Джек на пару с Дольфом Лундгреном.
Наиболее характеризует его современный актёрский стиль второй сезон серий про Дакоту «Дак» Смита. Первый сезон под названием «Ночное виденье» 1997 года принёс Фреду премию ассоциации кинокритиков Dallas Forth-Worth Film Critics Assoc. Award. Он выступил в качестве режиссёра этой драмы, в которой задействованы Гари Бази, Тони Ли Бьянко и Дэвид Каррадин.
Одна из последних успешных работ — роль капитана полиции Доби в фильме Старски и Хач – убойная парочка с Беном Стиллером и Оуэном Уилсоном в главных ролях.
Одно из последних творений Po’ Boy Productions — это фильмы На краю с участием таких звёзд как Бэрни Кэйзи, Джим Браун и Айс Ти и Вампиры из Лас-Вегаса с Дениэлем Болдуином.
Сейчас Фред проводит свободное время на поле для гольфа. Живёт в Палм Спрингс вместе со своей супругой Линдой.