Al college, Williams giocò a football per gli a Oklahoma Sooners dal 2006 al 2009, disputando complessivamente 51 partite nel ruolo di offensive lineman.
Prima del draft NFL 2010, Williams era considerato come uno dei migliori offensive tackle selezionabili[1]. Il giorno dell'evento fu chiamato con la quarta selezione assoluta dai Washington Redskins[2]. Il 30 luglio 2010 firmò un contratto di 6 anni per un totale di 60 milioni di dollari. Debuttò nella NFL il 12 settembre 2010 contro i Dallas Cowboys indossando lo stesso numero del college, il 71.
A partire dalla sua seconda stagione, Williams diventò il co-capitano offensivo della squadra, affiancato dal veterano Santana Moss[3]. Prima della 14ª della stagione 2011, Williams e il compagno di squadra Fred Davis furono sospesi per quattro partite dopo aver ripetutamente fallito i test sulle sostante stupefacenti.[4].
Tornato in campo nella stagione 2012, Williams a fine anno fu convocato per il primo Pro Bowl in carriera[5]. A fine anno fu classificato al numero 99 nella classifica dei migliori cento giocatori della stagione[6] mentre i Redskins tornarono a vincere la propria division dopo un decennio.
Nel 2013, Williams fu premiato con la seconda convocazione al Pro Bowl[7] a fine stagione fu votato al 60º posto nella NFL Top 100 dai suoi colleghi[8]. L'anno successivo fu nuovamente selezionato per il Pro Bowl[9].
Il 29 agosto 2015, Williams firmò coi Redskins un rinnovo contrattuale quinquennale del valore di 66 milioni di dollari[10]. A fine anno fu convocato per il quarto Pro Bowl consecutivo ed inserito nel Second-team All-Pro[11].
Williams nel 2020 con i 49ers
San Francisco 49ers
Il 25 aprile 2020 Williams fu scambiato con i San Francisco 49ers per una scelta del quinto giro del Draft NFL 2020 e una del terzo giro del Draft 2021.[12] Il 4 novembre risultò positivo al COVID-19.[13] A fine stagione fu convocato per il suo ottavo Pro Bowl (non disputato a causa della pandemia di COVID-19).[14]
Il 16 marzo 2021 Williams firmò con i 49ers un nuovo contratto di sei anni per valore di 138,06 milioni di dollari.[15] A fine stagione fu convocato per il suo nono Pro Bowl e inserito nel First-team All-Pro.[16][17] Ottenne gli stessi riconoscimenti anche nel 2022 e 2023, anno quest'ultimo in cui si qualificò per il primo Super Bowl della carriera, perso ai tempi supplementari contro i Kansas City Chiefs.
^(EN) 2010 National Football League Draft, Pro Football Hall of Fame. URL consultato il 23 settembre 2012 (archiviato dall'url originale il 27 settembre 2015).