Dzimis Londonā, jūras admirāļa ģimenē. Studējis Oksfordā, no kurienes izslēgts par pretošanos varas iestādēm. Tēvs nosūtīja dēlu uz Parīzi. Viljams Penns gadu pavadīja ievērojamā protestantuteologaMoīsa Amiro (Moses Amyraut) mājās Somīrā. 22 gadu vecumā pievērsās kvēkerismam. Tēvs Viljamu Pennu padzina no mājas un atņēma mantošanas tiesības. Penns dzīvoja pie kvēkeriem un sadraudzējās ar kvēkeru pamatlicēju Džordžu Foksu. Vairākkārt ieslodzīts. Tēvam pamazām mirstot, Viljams Penns salaba ar viņu.
Redzot kvēkeru vajāšanas, Viljams Penns ierosināja karalim radikālu risinājumu — kvēkeru masveida emigrāciju uz Ameriku. Pennam par pārsteigumu, karalis izdeva pavēli, kas padarīja Pennu par vienu no lielākajiem zemes īpašniekiem pasaulē, piešķirot viņam 120 000 km2 zemes mūsdienu Pensilvānijas un Delavēras štatos. Par Pensilvāniju teritoriju nosauca karalis, par godu Viljama Penna tēvam. Būdams viens no reliģiskās brīvības teorētiķiem, Penns varēja savas teorijas realizēt praksē. Pats Penns divreiz devās uz jauno koloniju un vadīja tās iekārtošanu. Tomēr 1701. gadā, kaut arī kolonija attīstījās salīdzinoši labi, viņš nolēma doties atpakaļ uz Angliju. 1718. gadā Anglijā mira trūkumā.
Filadelfijā zināms t. s. "Billija Penna lāsts". Uz pilsētas pašvaldības ēkas jumta ir novietota Viljama Penna skulptūra. Līdz 1985. gadam pilsētas būvniecībā bija spēkā neoficiāla vienošanās, ka neviena celtne pilsētā nedrīkst būt augstāka par šo skulptūru. 1985. gadā tika uzceltas divas augstceltnes, kas bija augstākas. Tādējādi kopš 1983. gada neviena Filadelfijas sporta komanda vairs nespēja uzvarēt valsts čempionātā. 2007. gadā, atklājot vēl augstāku celtni, tās virsotnē tika uzstādīta neliela Viljama Penna skulptūra. 2008. gadā Filadelfijas beisbola komanda izcīnīja World Series trofeju.