Piyambakipun miyos wonten ing tlatah London saking tiyang sepuh asal Amérika Sarékat ingkang wonten ing Inggris antawis pinten-pinten taun saperlu prakawis bisnis. Bapakipun inggih punika satunggaling insinyur pertambangan lan ibunipun wakil surveyor fédheral kanggé tanah mineral. Tiyang sepuhipun wangsul malih dhateng California nalika William taksih alit (balita). Minatipun wonten ing babagan sains tuwuh wiwit alit, lumantar pakaryan tiyang sepuhipun lan tanffa tepalihipun ingkang ngajar fisika wonten ing Stanford. Piyambakipun lulus saking CalTech nalika taun 1932 lan pikantuk gelar PhD saking MIT rikala taun 1936.