Pria asal Texas ini merupakan sosok aktor yang cukup produktif terlibat pada bidang seni peran, tidak hanya di film, namun juga serial TV. Gairah Paxton terhadap seni, diakui keluarganya, dapat dirasakan oleh orang-orang sekelilingnya. Paxton pernah dinominasikan untuk Emmy atas keterlibatannya dalam TV mini-seri "Hatfields and McCoys" pada 1970-an. Keterlibatan perannya pertama kali dimulai dari peran kecil dalam film-film seperti Terminator (1984) dan Aliens (1986).
Bill Paxton sebagai Brock Lovett: Seorang pemburu harta karun yang mencari "Heart of the Ocean" di bangkai kapal Titanic. Waktu dan dana untuk ekspedisi sudah banyak ia habiskan namun tak juga berhasil menemukan kalung tersebut. Dia menyatakan di akhir film bahwa meskipun telah berpikir tentang Titanic selama tiga tahun, dia tidak pernah memahaminya sampai ia mendengar cerita Rose.
Ketenaran Paxton naik pada 1990-an berkat peran Morgan Earp di Tombstone (1993), Fred Haise di Apollo 13 (1995), peran utama dalam film tahun 1996 Twister dan sebagai pemburu harta karun Brock Lovett di Titanic (1997). Peran layar lebar terakhir Paxton pada film thriller The Circle yang saat ini dalam pasca-produksi, bersama Emma Watson dan Tom Hanks. Paxton juga baru-baru bergabung sebagai pemeran dalam drama CBS terbaru berjudul "Training Day".