Již od brzkého dětství se zajímal o film. Připojil se k experimentálnímu divadlu Theatre X v Millwaukee. V roce 1977 se přestěhoval do New Yorku, kde účinkoval v avantgardní dramatické dílně The Performance Group. Spolu se svou manželkou režisérkou Elisabethou LeCompte založili Wooster Group. Pro svůj děsivý vzhled byl v mládí obsazován do záporných rolí, z nichž nejvýznamější byla postava odporného kriminálníka Erica Masterse ve filmu ŽÍT A ZEMŘÍT V L.A.
Willem Dafoe bývá často obsazován do rolí nejrůznějších zloduchů a nelidských bytostí. To je způsobeno pro něj velmi charakteristickou drsnou tváří a ostrýma očima. Jedním z posledních významných tvorů, jež Dafoe ztvárnil, je létající padouch Green Goblin ve filmové verzi komiksu SPIDER-MAN.