Antes de dedicarse completamente a la interpretación consiguió un master de Bellas Artes por la Universidad de Massachusetts, y ejerció como profesor de cine, dirección e historia del teatro en la Universidad Estatal de Montana durante tres años. Se casó con TamaraHurtwitz, bailarina, en el año 1987, teniendo tres hijos llamados Maisa, Jack y Louis.

Tras numerosos trabajos en series de televisión, telefilmes y películas sin gran repercusión crítica o comercial Bill Pullman empezó a obtener papeles destacados en cintas como Sleepless in Seattle (1993), protagonizada por Meg Ryany Tom Hanks Sommersby (1993) con Richard Gerey Jodie Foster Malice (1993) junto a Nicole Kidmano The Last Seduction (1994) en la que compartía cartel con Linda Fiorentino y que es, hasta la fecha, la película mejor valorada de toda su trayectoria.

Su salto a la fama se produjo los dos años siguientes con títulos de gran éxito como la comedia romántica While You Were Sleeping (1995) en la que compartía protagonismo con Sandra Bullock recaudando 182 millones de dólares en todo el planeta y consiguiendo el apoyo de la prensa especializada;la comedia Casper (1995) con Christina Ricciy producida por Steven Spielberg recaudando 287 millones de dólares en las taquillas;y la súperproducción Independence Day (1996) en la que aparecía junto a Will Smithy que dirigió Roland Emmerich y que sumó 817 millones de dólares en las taquillas de todo el mundo, convirtiéndose en uno de lo mayores éxitos de taquilla de la historia del cine.

Después de estos tres éxitos consecutivos el actor intervino en producciones independientes y telefilmes con escasa repercusión. Volvió al cine con The Guilty (2000) junto a Devon Sawa aunque finalemente no fue estrenada en las salas comerciales de numerosos países. Ese mismo año prestó su voz a la fracasada producción animada Titan A.E. Más tarde llegarían Igby Goes Down (2002) en la que compartía protagonismo con Susan Sarandono Jeff Goldblumy que recibió el apoyo de la crítica;el taquillero remake estadounidense de la película Ju-on: The Grudge (2003) titulado The Grudge (2004) en la que interpretaba al padre de Sarah Michelle Gellary un cameo en Scary Movie 4 (2006), que sumó 178 millones de dólares.

Pese a algunos altibajos Pullman tiene pendiente de estreno los thrillers The Killer Inside Me (2010) protagonizada por Jessica Albay Kate Hudsony Peacock (2010) en la que aparece junto a Josh Lucasy Susan Sarandon además de la comedia Rio Sex Comedy (2010) con Charlotte Rampling y Matt Dillon