Воан Уильямс родился 12 октября 1872 года в семье священника, приходился внучатым племянником Чарльзу Дарвину.
После смерти отца в 1875 году был взят на воспитание матерью.
Учился в Королевском музыкальном колледже Лондона в классах композиции Чарльза Вильерса Стэнфорда и Хьюберта Пэрри, органа ? Уильяма Перретта. Среди его друзей-однокурсников были Леопольд Стоковский и Густав Холст. Именно знакомство с Холстом оказало значительное влияние на развитие творческих взглядов Уильямса.
После окончания Королевского музыкального колледжа в 1897 году переехал в Берлин, где работал органистом и совершенствовался как композитор у Макса Бруха.
Лишь в начале 1900-х годов Уильямс приходит к формированию собственного композиторского стиля.
В 1904 году отправляется в отдаленную местность — графство Норфольк для исследования музыкальной фольклористики.
В 1908 году берет уроки оркестровки у Мориса Равеля во Франции.
Только в 1910 году появляется его первое крупное сочинение, получившее известность ? фантазия для струнного оркестра на темы Томаса Таллиса.
В 1914 году представляет Лондонскую Симфонию.
С 1921 года профессор композиции Королевского музыкального колледжа.
Во время Первой мировой войны служил в медицинских войсках.
После войны получил место профессора композиции в Королевском музыкальном колледже.
Активно выступал как дирижёр, дирижирует хорами Баховского и Генделевского обществ. Неоднократно руководил представлениями «Страстей по Матфею» Иоганна Себастьяна Баха.
Умер в 1958 году, похоронен в Вестминстерском аббатстве близ могилы Генри Пёрселла.
Воан Уильямс ? один из крупнейших композиторов первой половины XX века, сыгравший важную роль в возрождении интереса к британской академической музыке. Его наследие весьма обширно: шесть опер, три балета, девять симфоний, кантаты и оратории, сочинения для фортепиано, органа и камерных ансамблей, обработки народных песен и многие другие произведения. В своём творчестве он вдохновлялся традициями английских мастеров XVI?XVII веков и народной музыкой. Произведения Уильямса отмечены масштабностью замысла, мелодизмом, мастерским голосоведением и оригинальной оркестровкой.
Воан Уильямс является одним из основоположников новой английской композиторской школы — так называемого «английского музыкального ренессанса».