William Bruce Davis naquit le 13 janvier 1938 à Toronto, dans une famille dont les deux parents avaient choisi des voies intellectuelles exigeantes : son père Bruce Davis était avocat, sa mère Carroll Davis, psychologue. Ce background familial baigné de rigueur intellectuelle ne l'empêcha pas de découvrir très tôt une passion dévorante pour le théâtre. À onze ans, lorsque deux de ses cousins créèrent une petite compagnie théâtrale et firent appel à lui pour interpréter des rôles d'enfants, quelque chose s'éveilla en lui qui ne devait jamais tout à fait s'endormir. Il prit des cours de jeu dramatique et commença à se produire dans des pièces radiophoniques diffusées sur la Société Radio-Canada.
En 1955, il entra à l'université de Toronto pour y étudier la philosophie, continuant à jouer dans des pièces de théâtre, notamment aux côtés de son condisciple Donald Sutherland, qui allait devenir l'un des acteurs canadiens les plus célèbres de sa génération. En 1959, Davis ressortit diplômé de l'université avec un baccalauréat ès arts en philosophie, combinaison intellectuelle rarissime dans le monde du spectacle et qui lui conférait une profondeur de pensée singulière.
L'année suivante, en 1960, il traversa l'Atlantique pour étudier à la London Academy of Music and Dramatic Art. Il allait demeurer au Royaume-Uni pendant cinq ans, exerçant notamment la fonction de directeur artistique au Dundee Repertory Theatre et d'assistant metteur en scène au Royal National Theatre, sous la direction du légendaire Laurence Olivier. Cette formation au contact de l'un des plus grands acteurs du vingtième siècle constitua pour Davis une école irremplaçable.
De retour au Canada en 1965, il travailla comme directeur artistique à l'école nationale de théâtre du Canada de Montréal. En 1971, engagé par l'université Bishop's, il créa le festival théâtral de Lennoxville, dont il assuma la direction artistique jusqu'en 1977. Il retourna ensuite à Toronto pour enseigner au Humber College, renouant simultanément avec le métier d'acteur dans des productions théâtrales. En 1985, il s'installa à Vancouver pour enseigner à la Vancouver Playhouse Acting School, au moment même où la ville devenait un centre de production audiovisuelle en plein essor.
Davis obtint rapidement des rôles dans plusieurs séries télévisées tournées dans la région : Supercopter, l'adaptation de Ça de Stephen King, MacGyver, ainsi que dans le film Allô maman, ici bébé en 1989. Cette même année 1989, il fonda sa propre école d'art dramatique, The William Davis Centre for Actors Study, où des acteurs comme Lucy Lawless et Aaron Douglas allaient parfaire leur formation.
En 1993 survint le tournant de sa carrière. Davis décrocha le rôle de l'homme à la cigarette dans la série télévisée X-Files, ce personnage mystérieux et manipulateur qui allait devenir l'un des antagonistes les plus mémorables de l'histoire de la télévision américaine. Engagé dès l'épisode pilote, il n'y avait alors aucune ligne de dialogue et dut attendre l'épisode intitulé Le Retour de Tooms, vingt épisodes plus tard, pour prononcer ses premiers mots à l'écran. L'ironie voulut qu'il interprétât ce fumeur invétéré alors qu'il avait arrêté de fumer depuis vingt ans, utilisant pour les besoins du tournage des cigarettes aux plantes. Il joua ce rôle jusqu'à l'arrêt de la série en 2002, apparut dans le film Combattre le futur en 1998, et alla jusqu'à écrire le scénario de l'épisode En ami de la septième saison, démontrant une appropriation totale de l'univers de la série.
Après X-Files, Davis enchaîna les apparitions dans des films et des séries de science-fiction et de fantastique : Les Messagers en 2007, Les Passagers en 2008, The Secret en 2012, ainsi que Smallville, Stargate SG-1 et Continuum, dans laquelle il tint un rôle récurrent pendant plusieurs saisons. En 2011, il renoua avec ses premières amours en mettant en scène deux pièces de théâtre à Vancouver. Et en 2015, la confirmation du retour de son personnage emblématique dans la dixième saison de X-Files, diffusée en 2016, rappela au monde entier que l'homme à la cigarette demeurait l'une des créations les plus fascinantes de la télévision de fiction.
