Вильялмур Стефансон родился в семье иммигранта из Исландии Йохана Стефансона.
Его первое знакомство с Арктикой состоялось в 1906—1907 гг., когда он в качестве этнографа принимал участие в экспедиции, работавшей на северном побережье Аляски и в устье реки Маккензи. В 1908—1912 гг. он стоял во главе экспедиции в арктическую Канаду, во время которой он занимался этнографическими исследованиями и в совершенстве изучил быт эскимосов.
В 1913 году Стефансон организовал новую экспедицию, средства на которую отпустило канадское правительство. Эта экспедиция известна под названием «Канадской арктической экспедиции».