Родился в Эванстоне, штат Иллинойс, 21 сентября 1950 года. Он был пятым из девяти детей в семье ирландских католиков Эдварда Мюррея (Edward Murray) и Люсиль Дойл (Lucille Doyle). Трое из его братьев — Джон Мюррей, Джоэль Мюррей и Брайан Дойл-Мюррей — также являются актёрами.

Родители-ирландцы отправили детей в иезуитскую школу, однако учёба Мюррея практически не занимала. Он рисовал карикатуры на учителей и играл в школьном театре. Положение не изменилось и тогда, когда Мюррей поступил на врачебные курсы в Университет Реджиса в Денвере, Колорадо. Билл Мюррей практически не бывал на занятиях, баловался марихуаной и нередко ночевал в полицейском участке. Однажды в Денверском аэропорту, когда он решил пошутить и заявил, что в его багаже спрятана бомба, охрана поспешила обыскать Мюррея, но вместо бомбы обнаружила марихуану. После этого случая его исключили из колледжа. Мюррей вернулся в Чикаго, где некоторое время перебивался случайными заработками, пока не попал в знаменитую чикагскую комедийную труппу «Second City».

Вскоре Мюррею предложили войти в основную труппу шоу «Субботним вечером в прямом эфире». Эта передача завоевала такую популярность, что Мюррея пригласили в Голливуд. Первым успехом актёра стала роль второго плана в известной комедии «Тутси», после которой о Мюррее заговорили критики. А уже в 1984 году, снявшись в фантастической комедии «Охотники за привидениями», Мюррей вознёсся на самую вершину голливудского Олимпа. В середине 80-х, после нашумевшего комедийного блокбастера «Охотники за привидениями» и провала в прокате драмы «Остриё бритвы» Билл Мюррей взял четырёхлетний тайм-аут, во время которого изучал французский язык в Сорбонне. Вся четверка братьев-актёров Мюррей появляется в фильме «Новая рождественская сказка» (1988).

Успехом пользовались и последующие картины с участием Мюррея, особенно «День сурка». Мюррею удался образ слегка уставшего от жизни, ироничного и даже циничного, но в глубине души доброго и порядочного человека. В то же время после «Дня сурка» в карьере Мюррея наступил спад: следующие пять лет у него практически не было интересных ролей.

Билл Мюррей является автором вышедшей в 1999 году книги «История Золушки: Моя жизнь в гольфе» («Cinderella Story: My Life in Golf»), в которой наряду с автобиографической повестью он публикует эссе о своей любви к игре в гольф.

В конце 1990-х в карьере Мюррея начался новый этап: он начал исполнять драматические роли в независимом американском кино, снимаясь у таких режиссёров, как Уэс Андерсон («Академия Рашмор», «Водная жизнь») и Джим Джармуш («Кофе и сигареты», «Сломанные цветы»). Большим успехом для актёра закончилась съёмка в экзистенциальной мелодраме «Трудности перевода» (2003) о взаимоотношениях двух одиноких американцев — взрослого состоявшегося мужчины (которого и сыграл Мюррей) и молодой девушки (Скарлетт Йоханссон) — оказавшихся в чужой для них Японии; эта роль принесла Биллу «Золотой глобус» и номинацию на «Оскар».

Личная жизнь

25 января 1981 года Мюррей сочетался браком с Маргарет Келли. Их свадьба состоялась в Лас-Вегасе, после чего они провели повторную свадебную церемонию в Чикаго для их семей. У них родилось двое сыновей — Гомер (род. 1982) и Люк (род. 1985).

Мюррей оставил Келли ради Дженнифер Батлер, и они развелись в 1996 году. В 1997 году Мюррей женился на Батлер. У них родилось четверо сыновей — Калеб (род. 1993), Джексон (род. 1995), Купер (род 1997) и Линкольн (род. 2001). 12 мая 2008 года Батлер подала на развод, обвинив Мюррея в домашнем насилии, неверности, а также в зависимости от секса, марихуаны и алкоголя. Бракоразводный процесс был завершён 13 июня 2008 года.