Народився у Еплтоні, штат Вісконсин, і був шостою дитиною з восьми у родині хірурга Вільяма Альфреда Дефо і медсестри Муріель Ісабель Спрісслер[7]. Батьки дали йому ім'я Вільям, але хлопець змінив його на Віллем, оскільки йому не подобалося, що його називають Біллі. Навчався в Університеті Вісконсин-Мілвокі, але кинув навчання заради виступів у театрі.
Після чотирьох років роботи у Theatre X у США та Європі Віллем Дефо переїхав до Нью-Йорку і приєднався до Performance Group. Дефо був одним із перших членів експериментальної театральної трупи The Wooster Group.
Кінокар'єра Дефо почалася 1981 року, коли він зіграв у фільмі «Брама небесна», хоча згодом його роль була вирізана під час монтажу. У 1985 році актор знявся у фільмі «Жити і померти у Лос-Анджелесі», а через рік — у «Без любові». Але проривом у його кар'єрі стала роль сержанта Еліаса у стрічці «Взвод» (1986), за яку його було номіновано на Оскар[8].
1988 року Дефо зіграв у ще одному фільмі про війну у В'єтнамі — «Свавілля». Того ж року він виконав роль Ісуса в «Останній спокусі Христа»[9]. 1990 року актор став на короткий час моделлю Prada. 1993 року Віллем Дефо знявся в еротичній драмі «Тіло як доказ» з Мадонною. 1999 року він зіграв агента ФБР у стрічці «Святі з нетрів», а 2000 року виконав роль детектива у культовому фільмі «Американський психопат». 2000 року його було номіновано на «Оскар» і «Золотий глобус» за роль у «Тіні вампіра». Актора почали часто запрошувати на ролі лиходіїв, наприклад, «Одного разу у Мексиці» і «XXX: Стан Союзу» (2005).
Дефо з'являється в ансамблевій комедії Веса Андерсона «Французька депеша», психологічному трилері Гільєрмо дель Торо «Кошмарна алея» та історичному трилері Роберта Еггерса «Варяг» (2022). Усі проєкти перенесли дати випуску через пандемію COVID-19.
У 2020 році The New York Times поставила його на 18 місце у своєму списку 25 найкращих акторів 21 століття.
У лютому 2021 року було оголошено, що Дефо зіграє разом із Еммою Стоун і Марком Руффало у фільмі «Бідні речі» Йоргоса Лантімоса.
Дефо зобразив на екрані кілька реальних особистостей, зокрема Т. С. Еліота у фільмі «Том і Вів» (1994), П'єра Паоло Пазоліні у фільмі «Пазоліні» (2014), Вінсента Ван Ґоґа у фільмі «Ван Гог. На порозі вічності» (2018) (за який він отримав четверту номінацію на «Оскар» за найкращу чоловічу роль), та Леонард Сеппала в Того (2019).
Дефо має подвійне громадянство — американське та італійське .
↑Архівована копія. Архів оригіналу за 13 січня 2009. Процитовано 28 лютого 2011.{{cite web}}: Обслуговування CS1: Сторінки з текстом «archived copy» як значення параметру title (посилання)
↑Архівована копія. Архів оригіналу за 28 лютого 2009. Процитовано 28 лютого 2011.{{cite web}}: Обслуговування CS1: Сторінки з текстом «archived copy» як значення параметру title (посилання)