Родился в Ньюарке (штат Нью-Джерси). Медицинское образование получил в Корнелле в 1881 году, учёную степень доктора медицинских наук — в Американском колледже врачей и хирургов в 1885 году. Свою практику Бейтс начал в Нью-Йорке, работал некоторое время в качестве помощника врача в Манхэттенской больнице по лечению заболеваний органов зрения и слуха. В период с 1886 по 1888 годы Бейтс работает штатным врачом в Бэллевьюльской психиатрической больнице. С 1886 по 1896 годы Бейтс занимает также должность штатного врача в Нью-Йоркской глазной больнице, работает в ряде других лечебных учреждений США. В 1886—1891 годы он преподает офтальмологию в Нью-Йоркской больнице-научно-исследовательском институте для аспирантов.
В 1896 году Бейтс решил оставить на несколько лет свою работу в больнице из-за необходимости проведения экспериментальных работ. В 1902 году Бейтс поступил на работу в лондонскую Чаринг-Кросс больницу. Двумя годами позже он начал заниматься частной практикой в Гранд-Форксе (штат Дакота), которую продолжает шесть лет. В 1910 году занял пост врача по уходу за больными с нарушением зрения в Гарлемской больнице г. Нью-Йорка и работал там до 1922 года.
У. Г. Бейтс умер 10 июля 1931 г. Некролог в связи с его смертью был опубликован в «Нью-Йорк таймс» 11 июля 1931 г.