Treat Williams est un artiste complet : il a appris dès son plus jeune âge à jouer la comédie, mais aussi à chanter et à danser. C'est donc tout naturellement que l'acteur se dirige vers une carrière théâtrale, notamment dans des comédies musicales. Il rejoint la troupe de Grease où il est la doublure du rôle principal, Danny Zuco (joué par John Travolta), quand il saisit l'occasion de faire ses débuts au cinéma dans Deadly Hero en 1976, dans un petit rôle de policier. Il revient ensuite à Broadway pour Grease, où il tient cette fois-ci le rôle principal.L'expérience dramatique acquise sur les planches l'amène à participer au casting du film musical Hair de Milos Forman en 1979. Treize auditions plus tard, l'acteur se voit confier le rôle de Berger, le leader de la communauté hippie. Le film est un gros succès, permet à Treat Williams de se faire connaître, aussi bien aux yeux du public que de la profession (en 1980, il est nominé aux Golden Globes), et lui donne l'occasion de travailler avec Steven Spielberg pour 1941.La consécration artistique de l'acteur vient en 1981 grâce à Sidney Lumet sur le tournage de Le Prince de New York. En effet, Treat Williams est unanimement salué par la critique pour sa composition de flic désenchanté par son métier. Toutefois, l'acteur se tourne de plus en plus vers la télévision, préférant enchaîner les simples participations au cinéma, comme dans Il etait une fois en Amerique de Sergio Leone en 1984, Dernières Heures a Denver avec Andy Garcia en 1995, ou Le Fantôme du Bengale avec Billy Zane en 1996.Ce n'est qu'à la fin des années 90 que l'acteur retourne sur le devant de la scène, tout d'abord dans un second rôle avec Ennemis rapprochés, puis il tient le haut de l'affiche dans Un cri dans l'ocean de Stephen Sommers en 1998 et dans Aussi profond que l'océan aux côtés de Michelle Pfeiffer en 1999. Ce retour lui ouvre les portes du casting du film de Woody Allen, Hollywood ending, en 2002.
