Va néixer el 2 d'octubre de 1852 a la ciutat escocesa de Glasgow, sent fill de William Ramsay i Catherine Robertson, i nebot del geòlegAndrew Ramsay. Estudià química a les Universitats de Glasgow i Tubinga, esdevenint professor de química del University College de la Universitat de Bristol l'any 1880 i director del mateix a l'any següent. El 1887 es traslladà a Londres on exercí com a professor de química del University College, càrrec que exercí fins a la seva jubilació l'any 1913.