Will Patton fréquente l'école des arts de l'Université de Caroline du Sud moins d'un semestre avant d'en être renvoyé. Il débarque à New York, où il vit de petits boulots, tout en étudiant à l'Actor's Studio aux côtés de Lee Strasberg. Après quelques prestations remarquées au théâtre (notamment dans A Lie of the Mind, au début des années 80) ou à la télévision, il débute sa carrière au grand écran dans Variety en 1983, film militant et féministe réalisé par Bette Gordon. Mais c'est un petit rôle, celui de Joe, le livreur du Mystère Silkwood (Mike Nichols, 1983) qui le fait véritablement connaître.

Entre deux épisodes du soap opera Ryan's Hope, il enchaîne avec d'autres seconds rôles dans des comédies (Recherche Susan désespérement (1985) avec Madonna), des thrillers (After Hours (1985) de Martin Scorsese), des drames (The Rapture, de Michael Tolkin, en 1991), et des comédies dramatiques (In the Soup, 1992). Dans les années 90, il incarne souvent des "loosers" sympathiques mais plein de défauts comme ‘Chick' l'un des astronautes accro au jeu d'Armageddon, ou Nicoletti, le flic jaloux de Copycat, et campe le terrifiant général Bethlehem du Postman (1997).

En 2000, l'acteur partage la vedette du Plus beau des combats avec Denzel Washington et en 2002, donne la réplique à Richard Gere dans le thriller mêlé d'horreur La Prophétie des ombres. Will Patton s'illustre également à la télévision, notamment dans les deux saisons d'Espions d'Etat (2001-2003) et dans la septième saison de 24 heures chrono (2009), séries dans lesquelles il tient un rôle récurrent.

S'affichant principalement dans des films d'action ou policiers, il est à l'affiche de The Punisher (2003), Nom de code : Le Nettoyeur (2006) ou encore L' Elite de Brooklyn (2010), dans lequel il prête à nouveau ses traits à un policier... La même année, il revient au thriller avec Phénomènes Paranormaux, une histoire basée sur les disparitions mystérieuses de plusieurs personnes en Alaska, aux côtés de Milla Jovovich et Elias Koteas. Il poursuit avec le western au féminin La Dernière piste, la comédie Krunk Out, le drame The Girl et le film d'action The November Man emmené par Pierce Brosnan.

Le natif de Charleston tend à privilégier les rôles dans les films indépendants, comme American Honey (2017), Sweet Thing (2021) ou Minari (id.). Parallèlement, il campe des personnages plus ou moins importants dans les séries Falling Skies, Swamp Thing, Yellowstone et Outer Range. Il prend par ailleurs part à la nouvelle trilogie Halloween réalisée par David Gordon Green, comprenant les films Halloween (2018), Halloween Kills (2021) et Halloween Ends (2022). Il y incarne l'agent Hawkins, qui cherche à venir en aide à Laurie Strode, qui fait à nouveau face à Michael Myers.