Esther Jane Williams, nasceu em Inglewood, Califórnia. Filha mais nova de uma família pobre de cinco filhos. Esther começou a nadar desde criança em piscina pública de sua cidade.
Antes de entrar para o cinema, Williams, entusiasta de natação, foi campeã do esporte na Feira Mundial de San Francisco (EUA). Além disso, cursou a Universidade da Carolina do Sul e foi modelo profissional.
Em 1940 foi descoberta pela MGM, produtora com a qual assinou contrato. Ao lado de Mickey Rooney no filme Andy Hardy’s Double Life estreou no cinema aos 20 anos de idade, e em 1944 ao atuar em Escola de Sereias (Bathing Beauty) ao lado de Red Skelton, alcançou finalmente o estrelato, passando a figurar entre as grandes atrizes da MGM.
Divorciada, em 1944, do Dr. Leonard Kouner (com quem havia se casado no ano anterior) voltou a se casar no ano seguinte com o ator Ben Gage, de quem também se divorciou. Teve três filhos e também foi casada com o ator Fernando Lamas, o latin lover do cinema americano.
Foi eleita uma das estrelas de maior público em 1950, além de ser considerada a Sereia de Hollywood e a rainha dos filmes musicais dos estúdios MGM, invariavelmente em espetáculos aquáticos.
Em 1952, Esther estreou um dos seus maiores sucessos de bilheteria, A Rainha do Mar (Million Dollar Mermaid), uma história real na qual a atriz vivia o papel da própria Annette Kellerman.
Como muitas outras grandes estrelas da época dourada de Hollywood, a maturidadde de Esther também não foi muito feliz, principalmente quando o seu casamento com o ex-galã latino Fernando Lamas começou a se desmanchar. Em dezembro de 1974, aos 51 anos de idade, foi presa por estar dirigindo embriagada. Foi solta após duas horas depois que o marido pagou a sua fiança.
Ela faleceu enquanto dormia em sua casa em Beverly Hills, na Califórnia.

Cônjuge: Edward Bell (de 1994 a 2013), Fernando Lamas (de 1969 a 1982), Ben Gage (de 1945 a 1959), Leonard Kovner (de 1940 a 1944)
Filhos: Kimball Gage, Susan Gage, Benjamin Gage
Irmãos: Stanton Williams, Maurine Williams, June Williams, David Williams