บิลล์ พูลแมนเกิดในครอบครัวที่มีลูกเจ็ดคน แม้ว่าพี่น้องส่วนใหญ่ของเขาจะดำเนินตามรอยเท้าพ่อแม่ของเขาด้วยการประกอบอาชีพที่เกี่ยวกับแพทย์ พูลแมนกลับเข้ารับการศึกษาที่มหาวิทยาลัยแมสซาซูเซทส์ที่แอมเฮิร์สต์ ที่ซึ่งเขาได้รับปริญญาโทศิลปกรรมศาสตร์สาขาการกำกับ หลังจากสำเร็จการศึกษา เขาก็เข้ารับตำแหน่งอาจารย์ที่มหาวิทยาลัยมอนทานา ที่ซึ่งเขารับตำแหน่งหัวหน้าแผนกการละครเป็นเวลาสองปี
จากนั้น พูลแมนก็ย้ายไปนิวยอร์ก ที่ซึ่งเขาได้แสดงละครออฟบรอดเวย์และละครในโรงละครท้องถิ่นหลายเรื่อง เขาได้รับความสนใจจากการแสดงละครออฟบรอดเวย์เรื่อง Curse of the Starving Class ของแซม เชพเพิร์ดที่เขาแสดงประกบเคธี เบทส์ จากนั้น เขาก็ย้ายไปแคลิฟอร์เนียและได้รับข้อเสนอให้เล่นภาพยนตร์เรื่องแรก โดยเป็นหนึ่งในบทนำในภาพยนตร์คอเมดีเรื่อง Ruthless People
พูลแมนได้แสดงภาพยนตร์กว่า 40 เรื่องได้แก่ Spaceballs, The Accidental Tourist, A League of Their Own, Sleepless in Seattle, Malice, Wyatt Earp, The Zero Effect, While You Were Sleeping, Independence Day, Lost Highway, Brokedown Palace, Igby Goes Down, The Grudge, Dear Wendy และล่าสุดคือ Alien Autopsy เขาเพิ่งเสร็จสิ้นจากการถ่ายทำภาพยนตร์อินดีเรื่อง Nobel Son ที่กำกับโดยแรนดัล มิลเลอร์และนำแสดงโดยอลัน ริคแมนและแมรี สทีนเบอร์เกน
ด้านจอแก้ว พูลแมนได้กำกับ อำนวยการสร้างและนำแสดงเรื่อง The Virginian ให้กับทางทีเอ็นที นี่เป็นผลงานการกำกับเรื่องแรกของพูลแมน และเขายังได้รับเสียงวิจารณ์ชื่นชมแง่บวกจากการแสดงเป็นตัวละครเอกของเรื่องอีกด้วย เมื่อเร็วๆ นี้ เขาเพิ่งมีผลงานการแสดงซีรีส์ทางเอ็นบีซีเรื่อง Revelations
ในปี 2002 บิลล์ พูลแมนได้ร่วมแสดงกับเมอร์ซีเดส รูเอห์ลในละครบรอดเวย์ของเอ็ดเวิร์ด อัลบีเรื่อง The Goat การแสดงของเขาได้รับเสียงวิจารณ์ชื่นชมล้นหลามและ The Goat ก็ได้รับรางวัลโทนี อวอร์ดสาขาละครเวทียอดเยี่ยมอีกด้วย
