Dampier wurde im Mai 1652 in East Coker (Somersetshire) als Sohn eines Landpächters geboren. Mit 16 Jahren wurde er Matrose, mit 22 Jahren war er stellvertretender Geschäftsführer einer Plantage auf Jamaika. Von 1675 bis 1678 wechselte er zwischen dem Beruf eines Holzfällers in Zentralamerika und dem Freibeuterdasein im Karibischen Meer. 1679, im Anschluss an eine kurze Rückkehr nach England, überquerte er den Isthmus von Panamá.

Von seiner nächsten Reise, einer Weltumseglung, kehrte Dampier als anerkannter Forscher und Hydrograph (Gewässerkundler) zurück. Er segelte von Virginia nach Afrika und zurück zum Kap Hoorn (1683). Er überquerte zweimal den Atlantischen Ozean und dann den Pazifischen Ozean (bis zu den Philippinen und China). Dampier segelte nach Süden bis zur australischen Küste, nach Sumatra und erreichte 1691 England. Seine Erlebnisse wurden in zwei Büchern veröffentlicht: Voyage round the World (1697) und Voyages and Descriptions (1699).

Aufgrund seiner Erfahrungen schickte die englische Admiralität Dampier im Jahre 1699 auf eine Forschungsreise in die Südsee. Dampier zeichnete Meeresströmungen auf und erforschte Australien und Neuguinea. Er gab der Insel New Britain den Namen. Nach Dampier wurden der von ihm entdeckte Archipel (Inselgruppe im Nordwesten von Australien) sowie die Meeresstraße zwischen New Britain und Umboi benannt. Er beschrieb diese Reise in dem Buch Voyage to New Holland (1703-1709).

Obwohl Dampier von einem Kriegsgericht (1702) wegen Grausamkeiten gegenüber seinen Untergebenen für schuldig erklärt worden war, erhielt er den Befehl über eine aus zwei Schiffen bestehende Expedition in die Südsee (1703). Ein Besatzungsmitglied, der schottische Seemann Alexander Selkirk, der mit einem ranghöheren Offizier gestritten hatte, bat darum, auf den Juan-Fernández-Inseln ausgesetzt zu werden (Selkirk regte dadurch den englischen Schriftsteller Daniel Defoe zu seiner Erzählung Robinson Crusoe aus dem Jahre 1719 an). Nach England zurückgekehrt, beschuldigte die Besatzung Dampier der Feigheit, Brutalität und Trunkenheit. Aufgrund der Vorwürfe wurde er auf seiner nächsten Schiffsfahrt nur noch als Lotse eingestellt (1708-1711). Während dieser Reise wurde Selkirk gerettet. Dampier starb völlig mittellos im März des Jahres 1715 in London.