Nata nel Montana nel 1980 è la più piccola di cinque figli, trascorre la sua infanzia nella sua cittadina natale, fino a quando i suoi genitori, Larry e Carla, non decidono di trasferirsi in California, a San Diego. A 14 anni comincia a recitare nel film Lassie interpretando il ruolo di April e, dopo essere stata emancipata legalmente dai suoi genitori e trasferitasi a Los Angeles a soli 17 anni, le viene poi offerto il ruolo di Jen Lindley, una delle protagoniste della fortunata serie televisiva Dawson's Creek. Durante e dopo la messa in onda del telefilm, la Williams appare in diversi film. Il suo primo ruolo importante è in Le ragazze della Casa Bianca, con Kirsten Dunst, satira sullo scandalo Watergate. Nel 2004 recita nel film I segreti di Brokeback Mountain insieme a Heath Ledger(Con lo stesso Ledger, l'attrice ha avuto una figlia, Matilda Rose).Il ruolo di Alma Del Mar fa ottenere a Michelle una nomination agli Oscar come migliore attrice non protagonista.Nel 2007 recita in L'amore giovane con Ethan Hawke e in Io non sono qui di Todd Haynes. Cattura l'attenzione di Martin Scorsese che la vuole nel suo film Shutter Island con Leonardo DiCaprio e Mark Ruffalo. Entra in questo forum e saprai tutto su Michelle.