William December Williams Jr. nasceu em Nova York, filho de Loretta Anne (1915–2016), um operador de elevador nascido na Índia Ocidental no Lyceum Theatre e aspirante a artista de Montserrat, e William December Williams, Sr. (1910–2008), um zelador afro-americano, com alguns ancestrais nativos americanos do Texas. Ele cresceu em Harlem na 110th Street, entre Lenox e 5th, adjacente à Central Park North–110th Street estação. Ele costumava ir a Central Park para ver os jogadores da liga negra e a liga cubana de beisebol, "Eles foram fantásticos, e eu acabei trabalhando com muitos desses caras," (em The Bingo Long Traveling All-Stars & Motor Kings (1976)). Ele tem uma irmã gêmea, Loretta, e eles foram criados por sua avó materna, enquanto seus pais trabalhavam vários empregos. Sua mãe tinha estudado ópera por anos, tornando-se uma estrela de ópera realizada que queria irromper em filmes; a família foi ricamente cultivada, expondo as crianças cedo ao desenho, pintura, teatro e experiências criativas semelhantes; Billy Dee continuaria um fã das artes, incluindo a ópera. Em março de 1945, ele fez sua estreia na Broadway aos sete anos retratando uma página em The Firebrand of Florence, Kurt Weill e Ira Gershwinňs operetta estrelando Lotte Lenya. Sua mãe, que trabalhou no teatro, ofereceu-o para a parte que ele achou chato.Williams participou do Booker T. Washington Junior High School onde ele tinha sonhos de ser um pintor. Ele se formou em 1955 na Fama (1980), e sua série de televisão derivada. Enquanto lá ele obteve uma bolsa de dois anos para a Academia Nacional de Belas Artes e Design em Nova Iorque - que mais tarde mudou seu nome para a Academia Nacional de Design - para estudar com um foco em "princípios clássicos da pintura". Ele foi nomeado com dezoito ou dezenove anos de idade para uma bolsa de bolsa Guggenheim - por "habilidade criativa nas artes", e ganhou um prêmio Hallgarten em meados dos anos 1950. Embora ele tivesse bolsas de estudo para pagar as aulas, ele virou para atuar para pagar por suas pinturas, suprimentos e telas. Seu primeiro teatro de Broadway "big break" foi uma peça, A Taste of Honey. Ele continuou a lutar como ator por dez anos trabalhando como um extra, fazendo teatro pequeno e grande, e "pelo pouco invadir a televisão e o cinema". Durante a escola de arte ele ganhou interesse no método de Stanislavsky - experienciando um papel em contraste com representá-lo, para mobilizar o pensamento consciente de um ator e a vontade de ativar, por sua vez, a resposta emocional e o comportamento subconsciente - e começou a estudar no Harlem Actors Workshop. Foi dirigido por ator na lista negra Paul Mann que abraçou atores de todas as raças; Williams também estudou lá sob Sidney Poitier. Ele primeiro viu sua atuação como uma maneira de pagar por seus suprimentos de arte, no início dos anos 60, embora ele começou a "devotar toda sua energia para a performance".