Treat Williams lleva trabajando regularmente en el cine y la televisión desde que en 1976 debutó dando vida al detective de voz de pito Michael Brick en la comedia, un tanto grosera, de Terence McNally The Ritz.

Después, Williams cautivó al público interpretando al brioso hippie Berger en la versión cinematográfica del musical de Broadway Hair. Papel al que siguieron otros en películas como 1941, de Steven Spielberg; Príncipe de la ciudad, de Sidney Lumet; y el épico drama Érase una vez en América, así como personajes principales en gran cantidad de telefilmes, como Dempsey; Un tranvía llamado deseo; la adaptación de PBS de Some Men Need Help, y J. Edgar Hoover.

Su carrera artística prosiguió con largometrajes tales como Palabras suaves, Secretos indiscretos, Sweet Lies, Estamos muertos...¿o qué?, y El corazón de Dixie; y con telefilmes como Max and Helen (en el papel de Max Rosenberg), Till Death Do Us Part, The Water Engine y Deadly Matrimony; la miniserie Drug Wars: The Camarena Story; y en el papel que da título a la serie dramática de abogados, Eddie Dodd. También protagonizó, dando la réplica a Shelley Long, la comedia de situación de la CBS Good Advice.

Entre sus posteriores apariciones en la gran pantalla figuran Fortuna Criminal, Cosas que hacer en Denver cuando estás muerto, La sombra del diablo, Deep Rising: El misterio de las profundidades, En lo profundo del océano, Un final Made in Hollywood, y Miss Agente Especial 2: Armada y fabulosa.

El historial más reciente de Williams en la televisión incluye una larga lista de telefilmes como Parallel Lives, In the Shadow of Evil, The Late Shift, de HBO (en el que encarnó al antiguo superagente Mike Ovitz), Escape: Human Cargo; Viaje al centro de la tierra y Guilty Hearts; junto con intervenciones en las series UC: Undercover y Going to California.

El actor consiguió toda una nueva generación de admiradores cuando protagonizó, entre 2002 y 2006, la excelentemente acogida serie de WB Everwood, en la que interpretaba a Andy Brown, un médico de pueblo. Dicho papel le valió a Williams dos candidaturas al Screen Actors Guild Award®.

Últimamente le hemos visto en un papel habitual en el drama de ABC Brothers & Sisters; en la valoradísima película de Lifetime The Staircase Murders; y en la serie limitada de TNT Heartland, que protagonizaba interpretando a un cirujano cardiólogo.