William Starke Rosecrans föddes den 6 september 1819 i Delaware County, Ohio. Williams far, Crandall Rosecrans, tjänstgjorde under William Henry Harrison i 1812 års krig. Trots att han hade liten formell utbildning som barn ansågs Rosecrans vara studievillig och intelligent. Eftersom hans familj hade begränsade ekonomiska resurser sökte han utnämning till United States Military Academy.
Rosecrans kom in på West Point 1838. Under sin tid där fick han smeknamnet ”Rosy”, som skulle komma att följa honom resten av livet. År 1842 tog han examen på femte plats i en klass på 56 personer och slutade före flera framtida generaler från inbördeskriget, däribland John Pope, Abner Doubleday, D.H. Hill och James Longstreet. År 1843 gifte sig Rosecrans med Anna Elizabeth Hegeman, med vilken han så småningom skulle bli far till minst fem barn. År 1845 konverterade han till katolicismen.
Rosecrans militära karriär före Bellum var oansenlig. Efter att ha hjälpt till med byggandet av kustförsvaret i Virginia förflyttades han tillbaka till West Point, där han undervisade i flera ämnen från 1843 till 1847. Till skillnad från många av sina officerskollegor tjänstgjorde Rosecrans aldrig i Mexiko. Efter att ha lämnat West Point tjänstgjorde han i flera ingenjörsprojekt i hela USA. År 1851 blev han förbigången för en tjänst vid Virginia Military Institute till förmån för Thomas J. Jackson.
Rosecrans avgick från militären på grund av dålig hälsa 1854 och lämnade armén som förste löjtnant. Även om ingen av hans civila sysselsättningar under antebellum var särskilt lukrativa, fick Rosecrans flera patent under denna period. År 1859 exploderade en experimentell oljelampa och Rosecrans fick svåra brännskador i ansiktet. Även om skadorna täcktes av hans skägg gjorde ärren att han verkade ständigt leende.
Kort efter rebellernas bombardemang av Fort Sumter anslöt sig Rosecrans till George B. McClellans stab. I juni 1861 utsågs han till överste för 23rd Ohio Infantry och befordrades till brigadgeneral i den reguljära armén (med sin rang bakåtdaterad till den 16 maj). Sommaren 1861 tjänstgjorde Rosecrans under McClellan under unionens framgångsrika kampanj i västra Virginia, vilket banade väg för bildandet av delstaten West Virginia 1863. Efter att McClellan fördes österut för att ta befälet över Potomac-armén fick Rosecrans befälet över unionens styrkor i regionen.
Och även om Rosecrans var en effektiv befälhavare, personligen modig och populär bland sina män, var han ibland svår att komma överens med. En samtida skrev att: ”För dem som stod över honom var han alltid punktlig, ofta retlig och ibland beklagligt indiskret.”
I maj 1862 förflyttades Rosecrans till den västra teatern och fick befälet över en flygel av John Pope’s Army of the Mississippi under belägringen av Corinth. Rosecrans ersatte Pope efter att denne förts till Eastern Theater sommaren 1862. Rosecrans överordnade officer var generalmajor Ulysses S. Grant, som kommenderade alla unionsstyrkor i och kring västra Tennessee. Rosecrans ledde sina trupper till hårt utkämpade segrar den 19 september vid Corinth, Mississippi och den 3-4 oktober vid Iuka, Mississippi. Hans misslyckande med att aggressivt förfölja de retirerande konfedererade efter slaget vid Corinth fick dock general Grants vrede.
Efter sina segrar vid Iuka och Corinth skickades Rosecrans till Kentucky för att ersätta Don Carlos Buell som befälhavare för Cumberlands armé. Under ledning av sin nya befälhavare bekämpade Cumberland Army of the Cumberland Braxton Braggs Army of Tennessee till ett stillestånd i slaget vid Stones River från den 31 december 1862 till den 2 januari 1863. Rosecrans seger var en välbehövlig ljuspunkt i en dyster vinter för unionens sak.
Trots starka påtryckningar från president Lincoln avstod Rosecrans från att avancera under de följande sex månaderna. I slutet av juni inledde Rosecrans slutligen en väl genomförd offensiv som tvingade de konfedererade att överge den livsviktiga staden Chattanooga i Tennessee och dra sig tillbaka in i Georgia. Trots detta förblev Braggs armé intakt, eftersom Rosecrans fokuserade på att erövra territorium snarare än att förstöra fiendens styrkor. Den 19 och 20 september slog Bragg tillbaka nära Chickamauga Creek. I ett av de få slag där unionen var i underläge i antal, levererade den konfedererade armén i Tennessee ett förkrossande slag mot Cumberlands armé, vilket fick Rosecrans att fly tillbaka till Chattanooga, där de federala styrkorna snabbt belägrades.
Efter katastrofen vid Chickamauga valde Grant, som nyligen hade befordrats till överbefälhavare för unionens styrkor i väst, att befria Rosecrans från befälet och ersätta honom med generalmajor George Thomas. På väg till Chattanooga för att bedöma situationen mötte Grant Rosecrans, som var på väg tillbaka norrut. Grant skrev senare: ”Vi hade en kort intervju, där han mycket tydligt beskrev situationen i Chattanooga och gav några utmärkta förslag om vad som borde göras. Min enda undran var att han inte hade genomfört dem”. Rosecrans å sin sida förblev bitter mot Grant resten av sitt liv och gav honom skulden för sitt fall i onåd. Han skrev till sin vän James Garfield: ”Jag anser att min nuvarande situation är en skymf mot rättvisan som har få paralleller i detta eller något annat krig. Men jag är en fast anhängare av orättvisans slutliga undergång.”
Om han kommenderade unionsstyrkorna i Missouri 1864 spelade Rosecrans inte någon betydande roll i unionens operationer under resten av kriget. År 1867 avgick han från sin tjänst i armén. Ett år senare utsågs han av president Andrew Johnson till USA:s minister i Mexiko och tjänstgjorde på posten i ett år.
Rosecrans tillbringade en stor del av sitt liv efter kriget i Kalifornien. År 1880 valdes han in i kongressen som demokrat. Han representerade Kaliforniens första distrikt under två mandatperioder, från 1881 till 1885. Under sin tid i representanthuset motsatte sig Rosecrans ett lagförslag om att ge en pension till sin gamle rival Ulysses S. Grant, som vid den tiden var nästan utblottad och döende i halscancer. Lagstiftningen antogs trots Rosecrans invändningar.
Rosecrans dog den 11 mars 1898. Han begravdes först på Rosedale Cemetery i Los Angeles, Kalifornien. År 1902 begravdes hans kropp på nytt på Arlington National Cemetery.