William Zane, dit Billy Zane, naît le 24 février 1966 à Chicago, dans l'Illinois, au sein d'une famille d'origine grecque dont le patronyme d'origine, Zanikopoulos, a été anglicisé en Zane au temps des grands-parents. Cette famille américanisée est implantée dans la vie professionnelle de Chicago, où les parents tiennent une école de techniciens médicaux. Sa mère Thalia est originaire de l'île de Chios, tandis que son père Georges, également prénommé William, est Magniote. Dans ce foyer marqué par la culture grecque et l'amour du théâtre, la vocation artistique s'éveille très tôt.
Dès son plus jeune âge, Billy s'intéresse au métier d'acteur, influencé par ses parents qui pratiquent eux-mêmes le théâtre en amateurs. Il participe au Harand Camp of the Theater Arts à Elkhart Lake, dans le Wisconsin, une expérience fondatrice qui aiguise sa sensibilité dramatique. En 1982, il suit les cours de l'École américaine en Suisse avant de rentrer aux États-Unis pour s'inscrire à l'université de Chicago. Sa sœur aînée, Lisa Zane, emprunte elle aussi le chemin du métier d'actrice, confirmant la vocation familiale pour le spectacle vivant.
Une fois diplômé, Billy Zane rejoint la Californie avec l'ambition de percer dans le cinéma. La chance lui sourit rapidement : en à peine trois semaines, il décroche son tout premier rôle au cinéma dans Retour vers le futur, le film de Robert Zemeckis sorti en 1985. Il y incarne l'un des hommes de main de Biff Tannen, rôle qu'il reprend d'ailleurs dans la suite de la saga en 1989. Ce début fulgurant est suivi d'un petit rôle dans Critters en 1986, puis d'une apparition dans la deuxième saison de Twin Peaks en 1991, la série culte de David Lynch.
Sa carrière prend de l'ampleur au fil des téléfilms et des seconds rôles, avant qu'il ne décroche un premier rôle dans Le Fantôme du Bengale en 1996, adaptation du célèbre personnage de bande dessinée. Cet engagement lui vaut une reconnaissance certaine auprès du public, même si le film ne rencontre pas le succès escompté au box-office. La consécration semble pourtant toute proche.
Elle arrive en 1997 avec Titanic, le film monumental de James Cameron. Billy Zane y interprète Cal Hockley, le fiancé autoritaire et manipulateur de Rose, face à Leonardo DiCaprio et Kate Winslet. Le film brise tous les records d'entrée à l'échelle mondiale et rafle de nombreuses récompenses, dont plusieurs Oscars. Pour son rôle de personnage principal négatif, Billy Zane est d'ailleurs récompensé d'un prix du meilleur second rôle masculin aux Blockbuster Entertainment Awards en 1998. Sa prestation, intense et convaincante, marque les mémoires.
Paradoxalement, ce succès planétaire ne débouche pas sur la carrière internationale que l'on attendait. Après Titanic, Billy Zane se retrouve cantonné à des rôles mineurs, souvent dans des productions à petit budget ou sortant directement en vidéo. Cette trajectoire en demi-teinte contraste avec l'ampleur de sa notoriété. Il continue néanmoins de travailler régulièrement, explorant d'autres horizons artistiques. En 2000, il prête sa voix au personnage d'Ansem dans la version américaine du jeu vidéo Kingdom Hearts sur PlayStation 2, une production née de la collaboration entre les Studios Disney et Square Enix. Il reprend ce rôle en 2002 dans Kingdom Hearts: Chain of Memories sur Game Boy Advance, avant que Richard Epcar ne lui succède à partir de Kingdom Hearts II en 2005.
Sa vie privée suit des chemins sinueux. En 1989, il rencontre sa future épouse Lisa Collins sur le tournage de Calme blanc ; leur mariage dure jusqu'en 1995. Il est ensuite fiancé à l'actrice anglaise Kelly Brook. En 1999, le tournage du téléfilm Cléopâtre lui permet de croiser Leonor Varela, avec qui il entretient une relation d'environ deux ans. Avec la mannequin américaine Candice Neil, il a deux filles : Ava Catherine, née en 2011, et Gia, née en 2014.
En 2000, il remporte le prix du meilleur acteur au Festival du Film de Série B pour I Woke Up Early the Day I Died, une reconnaissance de niche qui illustre la diversité de ses engagements artistiques. En 2024, il incarne le légendaire Marlon Brando dans Waltzing with Brando, de Bill Fishman, un défi interprétatif de taille qui lui permet de démontrer, bien des années après Titanic, que son talent reste intact et sa curiosité artistique toujours vive. Billy Zane demeure ainsi une figure singulière d'Hollywood, dont la trajectoire, faite de grands élans et de détours inattendus, témoigne autant des mystères du star-système que de la persistance d'un acteur refusant de se laisser enfermer dans un seul registre.
