William Klein est né à New York en 1928 dans une famille de juifs immigrants. Il étudie la sociologie à New York, et à 18 ans, passe deux années dans l’armée américaine, en Allemagne et en France.

En 1948, il étudie à la Sorbonne à Paris et étudie avec Fernand Leger. Après son mariage avec Jeanne Florin, il décide de rester en France et de continuer à vivre et travailler à Paris.

Passionné, Klein devient un artiste complet dont l’œuvre marque la photographie. En parallèle, il commence à réaliser des courts-métrages et travaille avec Louis Malle sur Zazie dans le métro. En 1966 avec Qui êtes-vous Polly Maggoo ?, Klein réalise une satire de la mode qui obtient le Prix Jean-Vigo, film qu'il réalise après dix années passées chez Vogue comme photographe.

L’année suivante il participe au film collectif Loin du Vietnam avec Jean-Luc Godard, Agnès Varda, Alain Resnais et Claude Lelouch. Artiste engagé, il réalise en 1969 Mister Freedom, une autre satire sur l’impérialisme américain avec Philippe Noiret et Serge Gainsbourg.

Sa carrière de cinéaste est aussi marquée par l'engagement, notamment auprès des Noirs dont il soutient les luttes pour exister au travers de personnages comme Mohamed Ali dans Muhammad Ali the Greatest.

8 ans plus tard, William Klein signe une comédie, Le Couple témoin, interprétée par André Dussollier et Anémone. Pendant plusieurs décennies le cinéaste réalise des documentaires comme Grands Soirs et petits matins sur Mai 68 et The French en 1982 sur le tournoi de Roland-Garros.

Plus rare à la fin des années 1980, William Klein tourne néanmoins deux documentaires sur le monde de la mode avec Mode in France et In and Out of Fashion avec quatorze années d’intervalle.