Он родился в небольшом городке Тонтоне, в штате Массачусетс, в семье рабочего-ирландца. Как и большинство детей эмигрантов, Уильям в десять лет уже сам зарабатывал на хлеб. Детства не было. Он работал на предприятиях оловянной, химической, сталелитейной промышленности, железнодорожном транспорте, служил юнгой.
Юношей Фостер объехал почти весь мир, побывал в Австралии, Новой Зеландии, странах Латинской Америки, встречался с разными людьми, узнавал многое.
Свою активную политическую деятельность в профсоюзном движении Уильям Фостер развернул в период с 1914 по 1919 год. Уильям Фостер горячо приветствовал Великую Октябрьскую социалистическую революцию. Он стал одним из организаторов развернувшегося в Соединенных Штатах движения «Руки прочь от России!», против американской интервенции и экономической блокады.
В 1919 году в США вспыхнула забастовка сталелитейщиков. Это была крупнейшая забастовка в истории страны, в ней участвовало 365 тысяч человек. Руководителем ее был Уильям Фостер. Вся деятельность Фостера по созданию профсоюзов, по организации выступлений рабочего класса была неразрывно связана с созданием Коммунистической партии Соединенных Штатов Америки.
Фостер не присутствовал на Учредительном съезде компартии 1 сентября 1919 года, созванном левым крылом Социалистической партии США (он вышел из СП еще в 1909 году), но он принял активное участие в дальнейших организационных мероприятиях, проводимых компартией. В 1921 году Фостер вступил в Коммунистическую партию США, и в 1924 году уже был избран членом Политбюро ЦК компартии, а в 1938 году — председателем Национального комитета. На этом посту он пробыл с некоторым перерывом до 1957 года.
В качестве представителя Компартии СШАФостер принимал участие во многих конгрессах Коминтерна, а в 1935 г. был избран членом Президиума ИККИ.
После Второй мировой войны реакция начала преследование компартии, рост и влияние которой не давали покоя правящим кругам. В 1948 году все члены Национального комитета Компартии США были арестованы и преданы суду на основании закона Смита по обвинению в заговоре против правительства США. Суд над Уильямом Фостером из-за плохого состояния здоровья был отложен, но власти сделали все, чтобы лишить его медицинской помощи.
В 50-х годах правые элементы, воспользовавшись секретным докладом Хрущева и непониманием многими членами компартии событий в Венгрии, попытались ликвидировать коммунистическую партию как классовую организацию рабочего класса. Они думали это сделать на XVI съезде в феврале 1957 года, полагая, что в отсутствие больного председателя компартии и находящихся в тюрьме Г. Холла и Г. Уинстона им удастся навязать свои предложения делегатам съезда о политике партии. Но планы антипартийной группировки были сорваны. Понимая опасность, грозящую компартии, больной Уильям Фостер прибыл на съезд. Его речь, зачитанная в его присутствии одним из делегатов съезда, раскрыла глаза членам компартии. XVI съезд принял решение о необходимости укрепления коммунистической партии.
Но болезнь прогрессировала. В конце 50-х годов из тюрьмы вышел один из лидеров компартии, Гэс Холл, который активно включился в работу по ее укреплению. В 1959 году на XVII съезде компартии Гэс Холл по предложению Фостера избирается Генеральным секретарем. Председателем Национального комитета избирается Юджин Деннис, а Фостер становится почетным председателем партии.
В 1961 году он прибыл в Советский Союз на лечение. Но болезнь зашла далеко. Фостер умер в Москве 1 сентября 1961 г.
Уильям Фостер был одним из видных теоретиков-марксистов. Им написано двенадцать книг и более сотни брошюр. Наиболее значимы его работы: «Закат мирового капитализма», «Очерк политической истории Америки», «История Коммунистической партии Соединенных Штатов», «История трех интернационалов» и другие.