Már iskolás korában is rajongott a motorsport világáért Frank Williams, versenyzőként is kipróbálta magát, de saját bevallása szerint mindig lecsúszott az útról, úgyhogy inkább szerelő lett. A civil életben élelmiszer-kereskedőként kereste meg a pénzt, amivel aztán megalapította a Frank Williams Racing Cars nevű istállóját. Az F-2 és F-3 kategóriákban elért sikerei után az f-1-ben próbált szerencsét, egy Brabham karosszériát vásárolt, és barátját, Piers Courage-t szerződtette pilótaként – 1969-ben két második helyet szerzett a csapat. Courage az 1970-es Holland Nagydíjon halálos balesete szenvedett, ezt követően nehéz anyagi helyzetbe kerül a versenyistálló, utcai telefonfülkéből intézte a telefonokat Frank Williams, miután a céges vonalat a tartozás miatt kikapcsolták. Walter Wolf olajmágnás vette át a csapatot, Frank Williams pedig nem sokkal később Patrick Head mérnökkel közösen megalapította a Williams Grand Prix Engineering istállót.

Egy régi szőnyeggyárban kezdték meg a munkát 1977-ben, az első győzelemre 1979-ig kellett várni, amikor Clay Regazzoni a Brit Nagydíjon első helyen vitte célba az FW07-es „ground effect”-et kihasználó versenyautót. Egy évvel később Alan Jones a versenyző- és a konstruktőri F-1-es címet is elhódította. 1986-ban a Paul Ricard versenypályáról tartott tesztelést követően a repülőtérre tartott autójával, amikor balesetet szenvedett és lebénult. Felesége, Ginny ápolta és segített a versenyistálló irányításában.
1979-1997 között Frank Williams versenyautóival 7 versenyző- és 9 konstruktőri F-1 világbajnoki címet és 113 győzelmet gyűjtöttek, a királynő 1999-ben lovaggá avatta, és egyike azon kevés nem francia születésűeknek, akik francia lovagi címet kaptak – utóbbit a Renault csapat számára szállított motorokért adományozták neki.

1997 után csak 11 futamgyőzelmet szerzett az istálló, az utolsó Pastor Maldonado elsősége volt a 2012-es Spanyol Nagydíjon. 2012-ben kezdett visszavonulni az aktív szerepléstől, 2016-ban átesett egy tüdőgyulladáson és ezt követően már nem utazott el a versenyekre, 2020-ban értékesítették a csapatot a Dorliton Capital pénzügyi befektetőnek. Sir Frank Williams 2021. november 28-án, 79 éves korában hunyt el.