Sin da giovane era interessato alla musica, infatti suonò il pianoforte dall'età di 10 anni fino ai 13. La sua prima band furono i Cliftons, ma nel 1962 gli venne proposto di entrare a far parte dei Rolling Stones, in sostituzione di Dick Taylor, che andrà a far parte dei Pretty Things. In realtà, gli venne chiesto di entrare a far parte della band perché possedeva la strumentazione propria, comunque stabilì una buona intesa con gli altri membri della band, e quando successivamente il batterista Charlie Watts entrò anche lui a far parte degli Stones, la classica line-up della band era formata.
Il successo con i Rolling Stones è risaputo e circolano voci che sia stato lui l'inventore del riff di "Jumpin' Jack Flash", ma Wyman ha anche pubblicato vari album da solista ed assieme ad altri musicisti. Tra i lavori solisti si possono citare Monkey Grip del 1974, ed il seguente Stone Alone del 1976. Nel 1985 forma la cover band Willie and the Poor Boys insieme a Charlie Watts, Jimmy Page e Paul Rodgers, con i quali pubblicherà due album.
Nel 1989 sposa la modella Mandy Smith, all'epoca diciannovenne, ma la loro relazione fece scandalo, dato che iniziò quando la Smith aveva solo tredici anni. Il matrimonio durò però solamente un anno. In seguito suo figlio Stephen sposò la madre di Mandy Smith.
Nel gennaio del 1993, Bill Wyman abbandona i Rolling Stones, notizia che circolava già da un po' di tempo negli ambienti della musica. Nel 1997 ha formato un'altra band, i Rhythm Kings, che comprende i chitarristi Peter Frampton ed Albert Lee, nonché l'ex tastierista dei Procol Harum, Gary Brooker. Con questa band ha finora pubblicato cinque album.