Bill Paxton (eigentlich William Archibald Paxton) ist der Sohn des Schauspielers John Paxton und wurde in Fort Worth, Texas, geboren.

Schon in der Schule begeisterte er sich für das Kino und drehte mit Freunden Amateurfilme. Im Alter von achtzehn Jahren zog Paxton nach Los Angeles, wo er drei Jahre lang seinen Lebensunterhalt damit verdiente, Autos zu parken. Schließlich gelang es ihm, als Kostümbildner bei Roger Cormans Filmgesellschaft `New World Pictures` unterzukommen, und 1975 eine kleine Rolle in dessen Film `Crazy Mama` zu ergattern, bei dem Jonathan Demme Regie führte.

Ermutigt durch diesen Erfolg, zog Paxton nach New York, wo er an der New York University unter der Leitung der bekannten Pädagogin Stella Adler Schauspielkunst studierte. Zurück in Los Angeles, spielte Paxton von 1981 bis 1986 in 11 Episodenrollen, und viele dieser Filme wurden bekannt – "Terminator" (1984), "Straßen in Flammen" (1984), "Aliens" (1986), "Weird Science" (1985).

Im selben Zeitraum drehte Paxton zwei preisgekrönte Kurzfilme, bei denen er gleichzeitig Drehbuchautor, Regisseur und Produzent war; er arbeitete für das Fernsehen und nahm ein Album mit der Rockband `Martini Ranch` auf, außerdem heiratete er Louise Newbury, die er 1982 in London kennengelernt hatte. Ab 1986 (nach "Aliens") und im Laufe der 90er Jahre verbesserte Bill Paxton seinen schauspielerischen Status erheblich, indem er in bemerkenswerten Rollen in High-Budget-Filmen wie "Predator 2" (1990) und "Navy Seals" (1990), "One False Move" (1992) spielte. Die Popularität des Schauspielers steigerten auch die Hauptrolle in Jan de Bonts "Twister", Rollen in "Tombstone", "True Lies" und "Apollo 13". Paxton trat auch in einer der Hauptrollen in der Sensation von 1997–1998 auf – in James Camerons "Titanic".