William Friedkin apprend le métier de réalisateur sur les plateaux de télévision dès l'âge de 17 ans. Il se spécialise dans le documentaire, puis réalise un épisode de la série Alfred Hitchcock Présente. Il a 27 ans lorsqu'il tourne son premier long métrage, Good Times, en 1967. Entre 1968 et 1970, il adapte trois pièces de théâtre à succès : L'Anniversaire, The Night they raided Minsky's et Les Garçons de la bande, qui aborde le thème de l'homosexualité.

Mais c'est French Connection qui le propulse sur le devant de la scène en 1971. Ce film policier sur fond de trafic de drogue reçoit cinq Oscars, dont ceux du Meilleur film et du Meilleur réalisateur. A la suite de ce succès, le cinéaste dispose de moyens considérables pour tourner L'Exorciste (1973). Ce classique du film d'épouvante se classe en tête de tous les box-offices et remet le genre au goût du jour. William Friedkin semble transformer tout ce qu'il touche en or. Pourtant, il suspend ses activités durant quelques années. C'est avec Le Convoi de la peur, remake américain du Salaire de la peur d'Henri-Georges Clouzot, qu'il fait son retour derrière la caméra en 1977. Malheureusement, le film est un échec commercial. Côté vie privée, Friedkin épouse l'actrice française Jeanne Moreau, dont il divorce rapidement.

Au tournant des années 70-80, il se réoriente vers le registre policier, empruntant différentes voies comme la comédie (Têtes vides cherchent coffres pleins avec Peter Falk), le scandale et la provocation (La Chasse - Cruising qui soulève l'indignation parmi la communauté homosexuelle de New York en 1980) ou encore le réalisme (Police fédérale Los Angeles, dans lequel on retrouve une scène de poursuite automobile aussi mémorable que celle de French Connection). De retour dans le domaine de l'épouvante, il signe Le Sang du châtiment (1988) et La Nurse (1990), qui ne rencontrent pas le succès attendu. Il en va de même pour Jade (1995), qui s'inscrit dans la mouvance du thriller érotique.

Après le très controversé film de procès militaire L'Enfer du devoir sorti en 2000, William Friedkin parvient à se réconcilier avec la critique en réalisant l'efficace et nerveux Traqué (2003), thriller dans lequel s'affrontent Tommy Lee Jones et Benicio Del Toro, ainsi que les adaptations des pièces de Tracy Letts : le huis clos Bug, présenté à La Quinzaine des Réalisateurs à Cannes en 2006, et le thriller Killer Joe, en Compétition à la Mostra de Venise en 2011. En 2017, Friedkin met en scène The Devil and Father Amorth, un documentaire sur l'exorcisme, par le réalisateur de... L'Exorciste !

Le cinéaste décède le 7 août 2023 à l'âge de 87 ans des suites d'une pneumonie. Son dernier film, The Caine Mutiny Court-Martial, est présenté quelques jours plus tard à titre posthume à la 80e Mostra de Venise.