William Claxton grandit à La Canada Flintridge. Sa mère et son frère sont musiciens. Dès son plus jeune âge, il collectionne des albums de jazz et se rend aux concerts de Duke Ellington, à l'Orpheum(en). Il réalise ses premières photographies avec un appareil Brownie. Plus tard, il obtient un diplôme de psychologie à l'Université de Californie à Los Angeles et fait brièvement des études supérieures à l'université Columbia[1]. Il abandonne l'institution peu après, embauché par le producteur et fondateur du label Pacific Jazz Records, Richard Block(en), en tant que photographe. Plusieurs couvertures du label sont signées William Claxton par la suite[2].
Il se marie avec l'actrice et mannequin Peggy Moffitt en 1959[3].
En 1967, il réalise le film Basic Black. La production fait désormais partie de la collection du Museum of Modern Art de New York[2]. En 2003, il reçoit le prix Lucie de photographie de musique[4].
Le , William Claxton meurt des suites d'une insuffisance cardiaque, un jour avant son 81e anniversaire[2].