Bill Murray wurde am 21. September 1950 in Evanston im US-Bundesstaat Illinois geboren. Zunächst strebte er eine Karriere im Bereich der Medizin an, brach sein Studium jedoch nach kurzer Zeit wieder ab. Als Mitglied in einem Improvisationstheater sammelte er erste Erfahrungen im Beruf des Schauspielers und schaffte es anschließend in den Cast der US-Show „Saturday Night Live“. Zahlreiche Auftritte in den zur Show gehörigen Sketchen brachten ihm anschließend größere Rollen in Komödien ein.
1984 und 1989 spielte er eine Hauptrolle in den ersten beiden Teilen der „Ghostbusters“-Filmreihe. Die Rolle, die seine Karriere prägen sollte, nahm Bill Murray aber im Jahr 1993 im Film „Täglich grüßt das Murmeltier“ an. In den folgenden Jahren war er unter anderem in „Space Jam“ (1996) und Wes Andersons „Rushmore“ (1998) zu sehen. Mit ihm arbeitete er auch gemeinsam an der Tragikomödie „The Royal Tenenbaums“, die 2001 zu einem großen Erfolg wurde. Großes Lob bei Publikum und Kritikern sicherte sich Murray 2003 mit dem Film „Lost in Translation“. Dieser brachte ihm unter anderem einen Golden Globe und eine Nominierung für den Oscar ein. In den letzten Jahren war Bill Murray unter anderem in „Grand Budapest Hotel“, „Alpha - Die Chance auf Glück“ und in „The Dead Don’t Die“ zu sehen.
1981 heiratete Murray Margaret Kelly, die er am Set kennenlernte. Das Paar hat zwei Söhne, Homer und Luke. 1997 heiratete er Jennifer Butler, mit der er zuvor eine Affäre hatte, und ließ sich von Kelly scheiden. Mit seiner zweiten Frau hat er vier Söhne, Cale, Jackson, Cooper und Lincoln. Im Jahr 2008 ließ sich seine Frau von ihm scheiden. Sozial engagiert sich Bill Murray für bezahlbaren Wohnraum in den USA.