1958. gadā Dienvidkalifornijas Universitātē ieguva maģistra grādu aeronautikas inženierijā. 1958. gada 1. oktobrī Dana pievienojās NASA kā aeronautikas pētījumu inženieris Augsta ātruma lidojumu stacijā (vēlāk Draidena lidojumu pētnieciskais centrs, tagad Ārmstronga lidojumu pētījumu centrs) kā izmēģinātājpilots. Sākotnēji viņš nodarbojās ar raķešlidmašīnas X-15 simulatora uzlabošanu un iznīcinātājbumbvedēja F-107A prototipa stabilitātes un vadības pētījumiem.
1959. gada septembrī Dana pārgāja uz Lidojumu operāciju nodaļu kā pētījumu pilots. Nākamās trīs dekādes viņš veica lidojumu eksperimentus ar dažāda veida lidaparātiem. No 1960. līdz 1962. gadam Bills Dana trenējās kosmoplāna X-20 Dyna-Soar pilotu astronautu grupā. 1965. gadā Dana tika iesaistīts raķešlidmašīnu X-15 lidojumu programmā. Viņš veica 16 lidojumus, no tiem divos (1966. un 1968. gadā) pārsniegts 50 jūdžu (80 km) augstums, līdz ar to pēc ASV pieņemtajiem noteikumiem Viljams Dana tiek uzskatīts par astronautu. Viņš arī lidoja ar HL-10, M2-F3 un X-24B bezspārnu lidaparātiem.
1986. gadā Dana kļuva par galveno pilotu Draidena lidojumu pētnieciskajā centrā. 1993. gadā viņš pārtrauca lidojumus un kļuva par galveno inženieri, esot atbildīgam par centra pētnieciskajiem projektiem un lidojumu drošību. 1998. gada maijā Dana atstāja NASA. Pēc septiņiem mēnešiem viņš atgriezās Draidena centrā kā uzņēmuma Analytical Services and Materials, Inc. pārstāvis, lai rakstītu dažādu programmu analītisko vēsturi. Pēc budžeta apgriešanas Dana uzteica darbu, bet turpināja darboties kā brīvprātīgais Vēstures birojā.[1]
2005. gadā Billam Danam oficiāli tika piešķirts astronauta žetons par lidojumiem virs 50 jūdžu augstuma.