Willem Dafoe nasce ad Appleton, Wisconsin, il 22 luglio del 1955, settimo di otto figli. Infanzia e adolescenza restano tutto sommato un mistero che al nostro non piace illuminare, mentre noto è il fatto che abbia frequentato per qualche tempo l'Università del Wisconsin studiando drammaturgia e recitazione, mollando attorno ai vent'anni per unirsi al prestigioso Wooster Group, collettivo di teatro sperimentale stanziato a Milwaukee. Con Elizabeth LeCompte, membro e direttrice del gruppo, stringe un rapporto sentimentale, oltre che artistico, tutt'ora intatto (si sposano nel 1977, hanno un figlio nel 1982).
Pur non negando il grande talento, tra l'altro nutrito e coccolato attraverso anni di rigorosa e produttiva ricerca teatrale, Dafoe deve in qualche modo ringraziare Madre Natura: quei lineamenti sghembi e asimmetrici, quella bocca, quel sorriso perverso, rappresentano un dono troppo affascinante e cinematografico per restare nell'ombra. Non accreditato, debutta al cinema nel capolavoro maledetto di Cimino "I cancelli del cielo", per poi interpretare il ruolo del protagonista nell'esordio di Kathryn Bigelow "The Loveless".
Scorrere la filmografia di Dafoe negli anni '80 significa incrociare un'impressionante serie di cult movie e di autori affermati; d'altronde a Dafoe stesso piace lavorare ai 'margini' di Hollywood, con registi né completamente indipendenti, né prodotto del sistema.E' il perfetto 'cattivo' ("Vivere e morire a Los Angeles" di Friedkin), l'irregolare ("Strade di fuoco" di Hill), personaggio tormentato e deviante anche quando potenzialmente positivo (il sergente Elias di "Platoon", con cui espolode definitivamente, e il Gesù affidatogli da Scorsese, che lo consacra tra i migliori della sua generazione).
Nei '90 la musica cambia di poco: li inaugura con il geniale e disturbante Bobby Peru in "Cuore selvaggio" di David Lynch, li chiude col patologico Gas in "eXistenZ" di David Cronenberg. Nel mezzo, sintomo di una libertà sempre più manifesta che lo porta a non preoccuparsi della sua 'reputazione', operazioni pericolose e mainstream come "Sotto il segno del pericolo" e "Body of Evidence - Corpo del reato", in cui affianca Madonna.
Nel 2001 la partecipazione al bizzarro "L'ombra del vampiro" gli vale la seconda nomination all'Oscar come non protagonista (per la prima bisogna risalire ai tempi di "Platoon"), mentre l'anno successivo centra il maggior successo d'incassi della carriera interpretando Norman Osborne/il Gobllin in "Spider-man" di Sam Raimi.
Il 9 luglio 2002, Willem Dafoe ha ricevuto il Diamond Award al Taormina BNL Film Fest.