Bill Paxton (nombre real: William Archibald Paxton), es hijo del actor John Paxton, nació en Fort Worth (Texas).

Se interesó por el cine en la escuela, rodando películas amateur con amigos. A los dieciocho años, Paxton se mudó a Los Ángeles, donde durante tres años se ganó la vida aparcando coches. Finalmente consiguió trabajo como vestuarista en la compañía cinematográfica `New World Pictures` de Roger Corman, y en 1975 obtuvo un pequeño papel en su película `Mamá loca`, cuyo director era Jonathan Demme.

Animado por este éxito, Paxton se trasladó a Nueva York, donde estudió interpretación en la Universidad de Nueva York bajo la dirección de la conocida pedagoga Stella Adler. De vuelta en Los Ángeles, Paxton rodó entre 1981 y 1986 en 11 papeles episódicos, y muchas de estas películas se hicieron famosas: "Terminator" (1984), "Calles de fuego" (1984), "Aliens" (1986), "Ciencia loca" (1985).

En este mismo periodo, Paxton rodó dos cortometrajes premiados, en los que fue simultáneamente guionista, director y productor; trabajó en televisión y grabó un álbum con el grupo de rock `Martini Ranch`, y también se casó con Louise Newbury, a quien conoció en 1982 en Londres. Desde 1986 (después de "Aliens") y a lo largo de los 90, Bill Paxton mejoró notablemente su estatus actoral, rodando en papeles destacados en películas de alto presupuesto como "Depredador 2" (1990) y "La brigada de los SEAL" (1990), "Un movimiento en falso" (1992). La popularidad del actor también aumentó con el papel principal en "Twister" de Jan de Bont, papeles en "Tombstone", "Mentiras verdaderas" y "Apolo 13". Paxton también apareció en uno de los papeles principales en la sensación de 1997-1998: en "Titanic" de James Cameron.