Van Dyke, der Sohn eines Anwalts und einer Pianistin, arbeitete nach dem Tod des Vaters mit seiner Mutter in unterschiedlichen Vaudeville-Theatern und hatte bereits mit sechs Jahren seine erste Hauptrolle. Nach verschiedenen Tätigkeiten kam er 1915 zum Film. Seine ersten Jobs hatte er bei den Essanay-Studios, wo er als Drehbuchautor und Regieassistent zusammen mit den damals schon namhaften Regisseuren Charles Brabin und D. W. Griffith arbeitete. Später war er als Regieassistent an Griffiths Spielfilm Intoleranz beteiligt.
1917 führte er für Paramount Pictures erstmals selbst Regie. Rasch erwarb er sich den Ruf eines effizienten Regisseurs mit hohem Organisationstalent, was ihm den Spitznamen „One Take Woody“ verschaffte. Dieser Ruf veranlasste 1928 Irving Thalberg, ihm für das Südseedrama Weiße Schatten die Regie zu übertragen, nachdem Regisseur Robert J. Flaherty gefeuert worden war, weil er den Zeit- und Budgetrahmen überzogen hatte. Das Studio setzte Van Dyke danach häufig in kostspieligen, oft problembeladenen Produktionen ein, die er effektiv und innerhalb des gesetzten Budgets zu Ende brachte. Zu seinen bekannteren Arbeiten aus der Zeit gehören der Abenteuerfilm Trader Horn, den er an Originalschauplätzen in Afrika drehte, und das Filmmusical Cuban Love Song mit Lawrence Tibbett und Lupe Vélez, das sich durch die intelligente Einbindung der Lieder in die Handlung auszeichnete.
1932 drehte er mit Johnny WeissmüllerTarzan, der Affenmensch, den ersten Film der Tarzan-Filmreihe mit Weissmüller. Seinen heute noch bekanntesten Film inszenierte Van Dyke 1934, als er die beiden Schauspieler William Powell und Myrna Loy in der Kriminalkomödie Der dünne Mann nach dem Roman von Dashiell Hammett einsetzte. Der Film war ein durchschlagender Erfolg und Van Dyke wurde erstmals für den Oscar als bester Regisseur nominiert. Auch die beiden folgenden Dünner-Mann-Filme mit Powell und Loy aus den Jahren 1936 und 1939 entstanden unter seiner Regie.
1939 übertrug Studioboss Louis B. Mayer Van Dyke die undankbare Aufgabe, die Produktion von I Take This Woman mit Hedy Lamarr zu einem guten Ende zu bringen, nachdem sich in den vorangegangenen 14 Monaten bereits vier Regisseure daran versucht hatten. 1942 drehte er mit dem Kinderstar Margaret O’Brien seinen letzten Film Journey for Margaret. Wenige Monate nach dessen Premiere schied er im Alter von 53 Jahren freiwillig aus dem Leben, nachdem er zuvor schwer an Krebs und einem Herzleiden erkrankt war.[1] Von 1935 bis zu seinem Tod war er mit Ruth Mannix verheiratet, mit der er drei Kinder hatte.
Hervé Dumont: W. S. Van Dyke. Edition Anthologie du cinéma, Paris 1973.
Rudy Behlmer (Hrsg.): W. S. Van Dyke’s journal „White shadows in the South Seas“ (1927–1928) and other Van Dyke on Van Dyke. Filmmakers, Nr. 46. Scarecrow Press, Lanham (Md.) 1996, 135 (XII) S., ISBN 0-8108-3028-0.