Уильям Уоллес был младшим сыном мелкопоместного шотландского рыцаря сэра Малькольма Уоллеса, который был вассалом лорда Джеймса Стюарта, происходящего из рода будущих шотландских королей. По другой версии Уильям Уоллес был младшим сыном важного шотланского аристократа Аллана Уоллеса.
В 1296 году армия английского короля Эдуарда I вторглась в Шотландию и, опираясь на проанглийскую партию шотландских баронов, завоевала всю страну. Законный король Шотландии Иоанн Баллиоль был вынужден отречься от престола и Шотландия оказалась под властью Англии. Пленённый Иоанн Баллиоль был помещён в Тауэр, а затем выслан во Францию, где и провёл остаток жизни. Английские гарнизоны были введены в шотландские крепости, местное духовенство начало заменяться английским. Однако уже в следующем, 1297 году, в стране сразу в нескольких местах вспыхнуло восстание против английской оккупации. На севере его возглавил Эндрю Моррей, а на юге Уильям Уоллес. Несмотря на то, что восстание развивалось под знаменем реставрации Иоанна Баллиоля, к Уоллесу на первом этапе присоединились Роберт Брюс, Джеймс Стюарт и другие оппозиционные свергнутому королю бароны. Движение быстро стало общенациональным.
11 сентября 1297 года отряды Уоллеса наголову разбили 10-тысячную карательную экспедицию графа Суррея на Стерлингском мосту. Английские войска были застигнуты на переправе и без особого труда по частям вырезаны окружившими их шотландцами. В этой битве Уоллес потерял своего единственного соратника де Моррея, который, как и сам Уоллес, имел не политический или финансовый интерес в исходе войны с англичанами, а боролся как патриот. Большая часть страны была освобождена. Шотландские бароны избрали Уоллеса Хранителем Шотландии в отсутствие короля Иоанна I. Влияние Уоллеса опиралось на его колоссальную популярность и народное ополчение, которое после победы при Стерлинге подчинялось только Уоллесу.
В 1298 году Эдуард I вновь вторгся в Шотландию. Король привёл свыше 12 тысяч воинов (в том числе более 1000 тяжеловооруженной конницы) и в Фолкеркской битве разбил немногочисленную повстанческую армию, к тому же не имевшую единого командования. Так же, существует версия, что подкупленные королем шотландские лорды в самый решающий момент, увели с поля боя личные дружины, бросив Уоллеса и народное ополчение. В результате Уоллес был вынужден сложить с себя обязанности регента и вероятно отправился во Францию для переговоров о заключении франко-шотландского союза. Французский король только что заключил соглашение о браке его дочери Изабеллы с сыном Эдуарда Длинноногого (будущим королём Эдуардом II), поэтому не хотел, чтобы Англия становилась его врагом. В течение нескольких лет велась партизанская война и вынужденная эмиграция Уоллеса, однако, не остановила национальное движение за освобождение Шотландии. Знамя борьбы с Англией поднял Джон Комин, а позднее — Роберт Брюс. Вернувшись в Шотландию, Уильям Уоллес был в 1305 году предан шотландским рыцарем Джоном де Ментейсом, арестован англичанами и 23 августа казнён через повешение, потрошение и четвертование в Лондоне. Его тело было обезглавлено, разрублено на части, которые были выставлены в крупнейших городах Шотландии.
Уильям Уоллес — идеолог и активный участник борьбы за независимость Шотландии, герой ряда выдающихся произведений шотландской литературы, прежде всего эпической поэмы XV века «Деяния сэра Уильяма Уоллеса, рыцаря Элдерсли».
По мотивам поэмы в 1995 году был создан художественный фильм «Храброе сердце» (режиссёр и исполнитель главной роли — Мел Гибсон). Этот фильм во многом создал нынешний образ Уоллеса в массовом сознании, хотя он сильно отличается от реального прототипа (Уильям представлен крестьянином, который сражается без доспехов, и т. п.)
О Уильяме Уоллесе и о фильме «Храброе Сердце» была написана английской хеви-металл группой «Iron Maiden» песня «The Clansman», изданная в 1998 году на альбоме «Virtual XI». Припев песни состоит из одного слова «Freedom» («Свобода»). В 1996 году же, вышел альбом «Tunes of War» немецкой метал-группы «Grave Digger», полностью посвященный борьбе Шотландии за независимость. На нём также есть песня «William Wallace». У российской менестрель-исполнительницы Тэм Гринхилл (Наталья Новикова) есть песня «Braveheart», что в переводе означает «Храброе сердце», также посвященная сэру Уильяму Уоллесу и фильму. Ирландская группа «Cruachan» (Круахан), чьё творчество нередко связывается с борьбой за независимость как Ирландии, так и Шотландии и Уэльса, так же посвятила одну из песен Уильяму Уоллесу. Уильям Уоллес упоминается в песне «Rebell» («Бунтарь») немецкой R.A.C.-группы «Landser», в начале песни звучит музыка из фильма Гибсона.
В игре Age of Empires II: The Age of Kings, Уильям Уоллес — главный герой кампании за шотландцев. Его образ здесь списан с фильма Гибсона.
Существует компьютерная игра "Горцы.Битва за Шотландию"("Highland Warriors"), посвященная борьбе Шотландии за независимость, где Уильяму Уоллесу посвящена одна из четырех компаний.
В 1869 году в честь Уоллеса в шотландском городе Стерлинг была установлена 67-метровая башня, известная как Монумент Уоллеса.
Меч Уоллеса в настоящее время хранится в Британском историческом музее. Во время съёмок фильма «Храброе сердце» Мел Гибсон держал в руках 12 копий этого меча. Все копии были выполнены в точном соответствии оригиналу, то есть и размер и внешний вид, но значительно легче по весу. Так называемый 'Меч Уоллеса' был выкован через 100-300 лет после смерти Уильяма Уоллеса.