Născută în Coshocton, Ohio, Statele Unite ale Americii, tatăl lui Williams a fost un disc-jockey. Familia ei s-a mutat din Ohio în Los Angeles în anii 1960. În timp ce se afla acolo, Williams și cele trei surori ale sale, Margaret, Marte și Marlena, au apărut în emisiunea de televiziune Jack și Jill ca „The Williams Sisters”. Ulterior, ea s-a întors în Ohio, dar a decis să se întoarcă la Los Angeles pentru a-și lansa o carieră solo. Ron Townson, fost membru al trupei Fifth Dimension, a inclus-o pe Williams în formația sa Wild Honey. După această perioadă, Williams și-a găsit de lucru ca și cântăreață de acompaniament, lucrând cu artiști precum Chaka Khan, Gladys Knight, Sting, Stephanie Mills, Anita Baker și Gordon Lightfoot. Williams a cântat pe versiunea originală a piesei „The Survivor” a lui Joe Sample și l-a cunoscut pe producătorul David Crawford în timp ce lucra cu grupul său Klique. După ce a făcut sesiuni de lucru, a obținut un contract de înregistrare cu A&M Records, iar albumul ei de debut, Vesta, a fost lansat în 1986. Pe album a apărut primul ei hit din Top 10 R&B, „Once Bitten, Twice Shy”, care a devenit singurul ei hit din Marea Britanie și a avut o performanță modestă în topurile R&B din SUA.
Lansarea ei din 1988, Vesta 4 U, a produs hiturile Top 10 R&B „Sweet Sweet Love”, „4 U” și „Congratulations”, acesta din urmă ajungând pe locul 55 în clasamentul Hot 100 și pe locul 5 în clasamentul R&B. „Congratulations” a fost singurul single al lui Vesta care a intrat în clasamentul Hot 100. Albumul a fost, de asemenea, cel mai de succes și singurul ei album care a apărut în US Billboard 200, ajungând pe locul 131. Au existat zvonuri persistente potrivit cărora cântecul a fost inspirat de dizolvarea relației sale de lungă durată cu Bruce Willis și că Demi Moore a fost direct responsabilă pentru încheierea acesteia. În 1991, Williams a lansat cel de-al treilea album al ei, intitulat Special, cu piesa de titlu ca single. „Special” a devenit piesa ei cu cea mai înaltă clasare în topul R&B pe locul 2, dar vânzările albumului au fost mai mici decât cele ale albumului Vesta 4 U. Următorul ei album, Everything-N-More din 1993, a produs doar un hit minor R&B, „Always”.
În 1989, Polygram Records a cumpărat A&M Records. Albumul lui Williams din 1998, „Relationships”, a fost lansat sub numele Polygram, și a devenit un album cu vânzări modeste, apărând în topurile R&B. După lansarea albumului Relationships, A&M/Polygram nu i-a reînnoit contractul. Williams a continuat să lucreze ca și cântăreață de sesiune, obținând locuri pe albume ale unor artiști precum Phil Perry, Howard Hewett și George Duke. Vocea ei a putut fi auzită de ascultătorii de radio în jingle pentru agenții de publicitate, printre care McDonald’s, Nike, Baskin-Robbins, Diet Coke, Revlon și Exxon. În același an, ea a interpretat tema de deschidere a miniseriei ABC, The Women of Brewster Place.
Williams a interpretat rolul unei cântărețe de saloon în filmul Posse din 1993, regizat de Mario Van Peebles. În această perioadă a avut un succes cu piesa SWV, „Rain”, înregistrată alături de muzicianul de smooth jazz Norman Brown. Williams a avut un rol recurent ca „Monica”, cea mai bună prietenă a lui Jackée Harry, în serialul de televiziune Sister, Sister, în sezonul 1998-99. Vocea ei de cântăreață este prezentă în cântecul tematic al serialului UPN Malcolm and Eddie.
În 2000, Polygram a lansat un album de compilație, cu melodii ale lui Williams și ale fostei artiste A&M CeCe Peniston. În 2007, Williams a lansat un album de cântece R&B la Shanachie Records intitulat Distant Lover. Produs de Chris „Big Dog” Davis, Distant Lover a fost un album de cover-uri care conținea cântece înregistrate inițial de Bill Withers, Stevie Wonder, Smokey Robinson, Marvin Gaye, Sade și Deniece Williams. ultima ei înregistrare a fost piesa „Dedicated”, lansată pe 7 decembrie 2010 la Stimuli Music.
Până în 2002, Williams a devenit o personalitate radio, și a fost co-prezentatoare a unei emisiuni matinale la KRNB în Dallas/Fort Worth. În ultimii ani, Williams a slăbit 100 de kilograme, trecând de la mărimea 26 la mărimea 6. În această perioadă, Williams a devenit o susținătoare a prevenirii obezității infantile și a diabetului juvenil.
Ultima ei reprezentație a avut loc pe 17 septembrie 2011 în Portsmouth, Virginia, la Autumn Jazz Explosion, cu doar cinci zile înainte de moartea ei.
Era programată să cânte la cea de-a 21-a ediție anuală „DIVAS Simply Singing!” din Los Angeles, pe 22 octombrie 2011. Shanice a interpretat piesa „Congratulations” în timpul spectacolului ca un tribut adus lui Williams. A existat, de asemenea, un omagiu adus regretatei cântărețe Teena Marie. Williams înregistra un episod al emisiunii Unsung de la TV One în momentul morții sale. Acesta a fost difuzat pe 2 ianuarie 2012.
.