William, figlio del fotografo Peter Moseley e Julie Fleming, è il maggiore di due fratelli. Voleva diventare attore sin da quando aveva 8 anni, e proprio a questa età debutta nel cinema, nel 1995, interpretando George Washington De Lafayette nel film Jefferson in Paris diretto da James Ivory. Nel 1998 inoltre interpreterà un ruolo secondario nella serie Cider with Rosie. Nel 2002 partecipa alla serie televisiva Goodbye Mr. Chips nel ruolo di Forrester.
Il grande salto lo compie nel 2005 diventando celebre dopo aver ottenuto la parte di Peter Pevensie in Le cronache di Narnia - Il leone, la strega e l'armadio. Nell'autunno del 2006 William si è trasferito a New York per diverse settimane a studiare recitazione con Sheila Gray, dove si è allenato nella celebre palestra Gleeson di Brooklyn, preparandosi per le riprese di Le cronache di Narnia - Il principe Caspian, in cui riprende il ruolo del Re Supremo di Narnia, che ritorna nella terra incantata con i suoi tre fratelli per aiutare il giovane principe a salvare Narnia dalla tirannia del malvagio Miraz. È presente anche in alcun spezzoni di Le cronache di Narnia - Il viaggio del Veliero.
William ha ottenuto il suo primo ruolo di protagonista al cinema proprio nel primo film della saga, grazie al quale ha ottenuto delle candidature ai Saturn e ai Young Artist Awards. È stato notato per la prima volta dalla responsabile del casting Pippa Hall, quando William era ancora alle scuole medie, mentre stava scegliendo gli attori per il film televisivo inglese del 1998 Cider with Rosie, basato sulle memorie d'infanzia di Laurie Lee a Cotswold Valley.
Don Cheadle Is Captain Planet, regia di Nick Corirossi e Charles Ingram (2011)
Partition, regia di Myles Lam (2012)
The Stowaway, regia di Rpin Suwannath (2014)
The Stranger, regia di Daisy Moseley (2016)
Doppiatori italiani
Nelle versioni in italiano delle opere in cui ha recitato, William Moseley è stato doppiato da:
Flavio Aquilone in Le cronache di Narnia - Il leone, la strega e l'armadio, Le cronache di Narnia - Il principe Caspian, Le cronache di Narnia - Il viaggio del veliero, The Royals, Mia dolce Audrina, La sirenetta - The Little Mermaid, On the Line
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