Родился 22 июня 1869 года в Балтиморе, штат Мэриленд, в семье Джеймса и Розы Пэкстон. В середине 1870-х годов отец Уильяма с семьёй переехал в местечко Newton Corner, штат Массачусетс, где создал ресторанный бизнес.

Первоначально Пэкстон обучался в бостонской художественной школе Cowles Art School, где учился вместе с американским художником Днненсом Банкером . Затем отправился в Париж, где продолжил своё обучение у Жана-Леона Жерома в школе изящных искусств École des Beaux-Arts. По мнению работников художественного музея города Мэрихилл, штат Вашингтон, Уильям обучался и в парижской Академии Жюлиана По возвращении в Соединённые Штаты Пэкстон учился у Джозефа Де Кампа, который также учил Элизабет Воан, ставшую позже женой Уильяма.

С 1906 по 1913 годы Пэкстон преподавал в бостонской школе Музея изящных искусств и писал в студии Fenway Studios. Он был одним из основателей ,Бостонской школы  и Гильдии художников Бостона (англ. The Guild of Boston Artists), в 1928 году стал действительным членом Национальной академии дизайна.

Умер от сердечного приступа во время создания портрета свой жены в 1941 в их доме в городе Ньютон, штат Массачусетс. Его мемориальная выставка прошла с 19 ноября по 14 декабря 1941 года в Бостоне в Музее изящных искусств. Документы, относящиеся к художнику, находятся в архиве американского искусства Смитсоновского института в Вашингтоне округ Колумбия.

Портрет Элеоноры Анны Шраффт

Портрет Элизабет Блейни

Девушка у моря

Женский портрет

Хрусталь

Сильвия

Чаепитие

Эльза в розовом платье

Портрет женщины с розой

Женский портрет

Портрет женщины в синей одежде

Женщина, составляющая цветочную композицию

Заметка

Портрет Деборы Норрис (Брок) Бент

Портрет миссис Уильям Пэкстон

Портрет матери художника Розы Пэкстон

Портрет отца художника Джеймса Пэкстона

Завтрак

Новое ожерелье

Жемчужное колье

В студии

Дама в зелёном платье

Любимое украшение

Девушка, расчесывающая волосы

Обновка

Синий кувшин

Познание

Женщина за шитьём

Домработница

Домработница

Девушка подметает