Elle a été fondée sous le nom de Williams Brothers en 1908 par Miller et David Williams à Fort Smith, en Arkansas, et s’est rapidement étendue à la construction de pipelines nationaux pour le gaz naturel et le pétrole. La société déménage à Tulsa en 1919. En 1949, John H. Williams, un neveu des fondateurs, ainsi que son frère Charles Williams et le fils de David David Williams Jr., rachètent l’entreprise aux fondateurs; John H. Williams reste président de la société jusqu’en 1971 et PDG jusqu’en 1979.
La société est entrée en bourse en 1957 sous le nom de Williams Brothers. Au fur et à mesure de sa diversification dans les années 1970, elle a été renommée Williams Companies, Inc. Depuis 1997, leur identité de marque a été simplifiée en « Williams ».
En 1966, Williams a acheté le plus grand pipeline de produits pétroliers d’Amérique, connu sous le nom de Great Lakes Pipe Line Company, pour environ 287 millions de dollars. En 1982, elle s’est étendue au transport de gaz naturel avec l’achat de la Northwest Energy Company et a étendu sa portée à la côte est avec l’achat de la Transco Energy Company en 1995.
En 2001, Williams a acquis Barrett Resources, qui leur a fourni des réserves de gaz nationales supplémentaires.
En 2002, la société se trouve en difficulté financière en raison de l’évolution des conditions du marché et de l’endettement important de sa filiale Williams Communications Group. La société a obtenu et remboursé un prêt d’urgence à intérêt élevé de Warren Buffett pour éviter la faillite, et a réorienté son attention vers la production, la transformation et le transport de gaz naturel ainsi que l’augmentation de ses ressources. L’une des mesures qu’elle a prises à cette époque (2004) a été la vente de deux des plus importantes centrales de gaz naturel chevauchantes au Canada et sa participation dans une autre au Fonds Inter Pipeline pour 540 millions de dollars américains.
En 2010, la société a subi une restructuration majeure qui comprenait une réorganisation de ses vastes participations dans Williams Partners LP. En octobre 2010, Williams et Williams Partners L.P. ont annoncé que le Président et Chef de la direction Steve Malcolm prendrait sa retraite à la fin de l’année. Le Conseil d’administration de Williams a annoncé qu’il avait élu Alan Armstrong pour succéder à Malcolm en tant que PDG à compter du 3 janvier 2011. Armstrong était vice-président principal de Williams depuis 2002.
Le 16 février 2011, le conseil d’administration de Williams avait approuvé la poursuite d’un plan visant à séparer les activités de la société en deux sociétés indépendantes cotées en bourse. Le plan prévoit que Williams sépare ses activités d’exploration et de production via un premier appel public à l’épargne (IPO) au troisième trimestre 2011 d’un maximum de 20 % de sa participation et, en 2012, une scission libre d’impôt de la participation restante des actionnaires de Williams.