Apparu pour la première fois au cinéma dans le film d'aventures Lydia Bailey en 1952, William Marshall acquiert son premier rôle important, celui d'Edward W. Brooke, dans L'Etrangleur de Boston en 1968. Mais c'est en surfant sur la vague de la blaxpoitation qu'il se fait véritablement connaître du grand public. Il incarne à deux reprises le vampire Manuwalde dans Blacula, le vampire noir (1972) et sa suite Scream, Blacula, scream ! (1973). A partir des années quatre-vingt, sa présence à l'écran se fait plus rare, William Marshall se contentant de petites apparitions dans Fisher King / Le roi pêcheur (1991), où il interprète un clochard jamaïcain, et dans Maverick (1994), où il incarne un joueur de poker. L'acteur afro-américain s'est par ailleurs produit sur scène, à Broadway, et a interprété Othello en 1981.