Родился 5 сентября 1651 года в Ист-Кокере (графство Сомерсет, Англия) в крестьянской семье. В семье было 4 сына, но о них практически ничего не известно. Его отец, Джордж, был мелким арендатором и умер, когда сыну было всего 7 лет. Ещё через 7 лет умирает и мать Дампира. Заботу о судьбе юного Уильяма берёт на себя местный помещик, бывший полковник Хеляр, он и посылает его учиться в школу соседнего городка. В 16 лет Дампир поступает юнгой на торговый корабль и совершает своё первое путешествие — во Францию. Затем некоторое время он занимался рыболовным промыслом в водах Ньюфаундленда, но из-за погодных условий не смог там долго работать и в дальнейшем плавал только в тропических водах. Затем Дампир плавал на Яву и возвратился оттуда в 1672 г., за несколько месяцев до начала третьей войны с Голландией.
В 1691 году он возвращается в Лондон, обрабатывает дневники, которые непрерывно вёл с 1674 года, и в 1697 году публикует первый том своего труда «Новое путешествие вокруг света». Книга была посвящена президенту Королевского научного общества. Это не осталось незамеченным, и в том же году Дампир получил должность на таможне. Его пригласили в Совет по торговле и предпринимательству в качестве эксперта по вопросам борьбы с пиратством. В сентябре 1698 года он консультировал Совет относительно маршрута для эскадры военных кораблей, посылаемых на борьбу с пиратами в водах Мадагаскара.
Два года спустя выходит второй том «Нового путешествия вокруг света», одна из частей которого носила название «Рассуждение о пассатах, бризах, штормах, временах года, приливах и течениях жаркого пояса всего света». В Англии Дампир получил большую известность в учёных кругах, был представлен графу Оксфордскому и королю Вильгельму III, который ввёл его в состав членов Королевского общества. Его портрет, написанный Томасом Мёрреем, был помещён в Национальной галерее.
Британское Адмиралтейство решило организовать экспедицию для исследования берегов Новой Голландии (Австралии) и во главе её поставило Уильяма Дампира, принятого на службу в военный флот. На корабле «Робак» он 14 января 1699 года вышел в море. С первых дней Дампир не поладил с командой и своим первым помощником лейтенантом Фишером. Фишер подозревал Дампира в том, что он может примкнуть к пиратам вместе с королевским кораблём, а Дампир подозревал Фишера в том, что он распускает о нём слухи среди членов команды. Во время очередной ссоры Уильям, орудуя тростью, загнал Фишера в каюту, где держал его в кандалах до тех пор, пока не сдал в тюрьму в Бразилии. 31 июля Уильям подошёл к западному берегу Новой Голландии. Он обследовал обширный залив, названный им заливом Шарк, и открыл группы островов — архипелаг Дампира. Он также открыл острова, названные им Сент-Маттиас. Затем Дампир обследовал открытую им землю Новую Британию и повернул обратно в Англию. Однако в Атлантическом океане корабль дал сильную течь, 22 февраля с трудом удалось дойти до острова Вознесения, где корабль и потерпел крушение. 2 апреля попутный английский корабль взял потерпевших крушение на борт.
В то время, пока Уильям находился в плавании, Фишер завел большое уголовное дело против него. В Лондоне Дампир был отдан под суд за жестокое обращение с матросами и гибель экспедиционного судна. Однако приговор суда оказался довольно мягким: ему не разрешалось в дальнейшем служить на кораблях флота Её Величества королевы Анны.
Но вскоре началась война за испанское наследство, и Дампир достал себе каперское свидетельство, снарядил два корабля «Сент-Джордж» и «Синг Порт» и в 1703 году отправился в Тихий океан на пиратский промысел. На острове Хуан-Фернандес Дампир высадил парусного мастера Александра Селкирка. История пребывания Селкирка на необитаемом острове легла в основу знаменитой книги Даниэля Дефо «Робинзон Крузо». Возвратившись из пиратской экспедиции в Тихий океан, Уильям Дампир выпустил в 1707 году книгу о плавании на «Робаке», которую назвал «Путешествие в Новую Голландию».
В 1708—1711 годы в качестве главного штурмана военно-пиратской экспедиции Роджера Вудса Дампир снова совершил кругосветное путешествие, в ходе которого забрал Селкирка с острова Хуан-Фернандес.
После возвращение из третьего кругосветного путешествия Уильям Дампир прожил ещё три года. Остаток жизни он провел в уединении, за ним ухаживала его двоюродная сестра Грейс Мейсер. Умер Дампир в марте 1715 года. Сестре и своему старшему брату Джорджу он завещал земельный участок, но помимо этого оставил ещё и долгов на 2,000 фунтов. Место захоронения Уильяма Дампира не известно.
Несмотря на то, что Дампир являлся очень известным человеком своего времени, «королём пиратов», не сохранилось даже таких сведений, как даты его рождения и смерти, хотя известно, что крещён он был 5 сентября 1651 года. Эту дату обычно и используют как дату его рождения.
В честь Уильяма Дампира назван пролив Дампир.