Билл Плимптон родился 30 апреля 1946 года в Портленде, штат Орегон, у Дона и Вильды Плимптон. С 1964 по 1968 год он учился в Государственном Университете Портленда, где являлся членом кинематографического общества и работал над выпуском ежегодника. В 1968 году перевёлся в Школу Визуальных Искусств в Нью-Йорк.
Иллюстрации и комиксы Плимптона публиковались в Нью-Йорк Таймс, журналах Vogue, Rolling Stone и многих других изданиях. Серия его политических комиксов «Плимптон», которую он начал в 1975 году в Сохо Викли Ньюс, в конце концов была продана более чем двадцати изданиям для одновременной публикации. Его выдающийся стиль легко узнаваем.
Многие годы в обводке и заливке ему помогал С. Баумейн. К 2008 году Плимптон создал 31 короткометражный и 4 полнометражных мультфильма. Также он опубликовал книгу комиксов «Неряшливые комиксы Плимптона». Обычно Плимптон сначала издаёт историю в графике для сбора денег на выпуск фильма.
Вместе с другими независимыми режиссёрами Нью-Йорка Плимптон выпустил два сборника короткометражных мультфильмов «Избегайте смотреть в глаза» (Avoid Eye Contact). В 1992 году его работы появились на канале Фокс — комедийный сериал «Край» (The Edge), а также на канале МTV в конце 80-х. С 2001 по 2003 он вместе с Доном Хэртсфелдтом гастролировал по всей Америке с программой «Шоу Дона и Билла». В 2005 году его фильм «Сторожевой пёс» (Guard Dog) был номинирован на премию Академии Киноискусства за лучший анимационный короткометражный фильм. В том же году Плимптон сделал клип для хип-хоп певца Канье Уэста «Heard 'Em Say». В 2006 году Плимптон снял клип для Странного Эла Янковича «Don’t Download This Song».
А раньше, в 1990, сделал клип для Peter Himmelman — «245 Days», что послужило основой короткометражки Faded Roads, или наоборот..? В 2008 году в клипе Parson Brown «Mexican Standoff (Falling Into You)» анимационные части принадлежат перу Билла. Актриса Марта Плимптон, «мой дальний родственник» (как её называет Билл Плимптон), была сопродюсером фильма «Hair High» и занималась подбором актёров. Среди тех, кто озвучивал фильм, был её отец Кит Кэррадайн и её дядя Дэвид Кэррадайн.
В 2008 году выпущен 80-минутный фильм «Идиоты и ангелы» (Idiots and Angels). В нём использована музыка Тома Уэйтса, Моби и группы Пинк Мартини. Гораздо более мрачная и мистическая, нежели предыдущие работы.
