Durant son année de freshman, sa première année à Indiana en 2013–2014, Williams est titulaire dans l'ensemble des 32 matches qu'il dispute, avec des moyennes de 7,3 points et 4,4 rebonds en tirant à 50,6 %. Le , il est nommé meilleur joueur de première année de la semaine de la Big Ten Conference Williams[1].
Durant son année de sophomore, sa deuxième année universitaire en 2014-2015, Williams joue 32 matches où il est titularisé 28 fois. Il est nommé joueur de la semaine de la Big Ten Conference le , joueur de la semaine Oscar Robertson National le [2] et des mentions honorables parmi les meilleurs joueurs de la Big Ten Conference à la fin de la saison. Il a des moyennes de 7,4 rebonds par match (le meilleur de son équipe), 13,0 points par match (troisième meilleur marqueur de son équipe). Lors du second tour du tournoi NCAA contre Wichita State, il marque 11 points, prend 12 rebonds et distribue 4 passes décisives, réalisant son sixième double-double de la saison.
À la fin de sa saison de sophomore, Williams s'inscrit à la draft 2015 de la NBA mais il choisit de revenir chez les Hoosiers pour une troisième année[3].
Durant son année de junior, sa troisième année universitaire, il fait partie du troisième meilleur cinq majeur de la Big Ten Conference. Il joue 35 matches où il est titularisé 34 fois, avec des moyennes de 13,3 points et 5,8 rebonds par match.
Le , Williams s'inscrit à la draft 2016 de la NBA, faisant l'impasse sur sa dernière année universitaire[4].
Carrière professionnelle
Le , lors de la draft 2016 de la NBA, automatiquement éligible, il n'est pas sélectionné. Il participe à la NBA Summer League 2016 de Las Vegas avec les Suns de Phoenix[5]. En six matches, il a des moyennes de 12,3 points, 4,3 rebonds et 1,7 interception en 22,2 minutes par match.
Troy williams signe avec les Houston Rockets sous le numéro 14. Lors de son premier match avec les Houston Rockets il marque 21 points.
Le , il est titularisé pour la première fois au poste d'arrière.
Williams a été élevé par sa mère, Patty, et son tuteur (son oncle) Marcellus Spencer "Boo" Williams Jr., qui a joué à l'université de Saint-Joseph et gère le Boo Williams AAU program et la Boo Williams Nike Invitational dans sa ville natale d'Hampton, Virginie[9].