William Louis Petersen, né à Evanston, dans l'Illinois est un acteur et producteur de cinéma américain, connu pour avoir incarné le personnage de Gil Grissom dans la série Les Experts.

William L. Petersen naît à Evanston, juste au nord de Chicago, d'un père d'origine danoise et d'une mère d'origine allemande. Après avoir été diplômé du Bishop Kelly High School à Boise (Idaho), Petersen étudie à l'université de l'Idaho, de laquelle il a obtenu une bourse pour appartenir à l'équipe de football. C'est là qu'il découvre le théâtre.

De retour aux États-Unis, il joue à plusieurs reprises sur scène de petites productions avant d'être remarqué par Michael Mann qui le fait débuter au cinéma en 1981 dans son film Le Solitaire. Petersen tourne ensuite pour William Friedkin dans Police fédérale Los Angeles (1985) aux côtés de Willem Dafoe et apparaît dans un épisode de la Cinquième Dimension en 1986.

Toujours en 1986, il retrouve Michael Mann pour incarner le personnage de Will Graham dans Le Sixième Sens, inspiré du roman Dragon rouge (première apparition au cinéma du personnage d'Hannibal Lecter).

Dans les années 1990, Petersen joue dans plusieurs films, tels que Young Guns 2 (1990), Hard Promises (1991), Passed Away (1992) ou Fear (1996). Plus récemment, en 2000, il apparaît dans The Skulls : société secrète de Rob Cohen.