Né le 1er juillet 1915 à Vicksburg dans le Mississippi (États-Unis), William James Dixon découvre le blues en prison lorsqu'il est condamné pour des petits larcins. À 12 ans, ce gamin à la stature de colosse passe son adolescence dans la prison de Ball Ground (Mississippi), réputée pour sa sévérité. Outre sa découverture du blues, cette expérience fait de lui un révolté et un militantiste de la cause noire américaine, très actif dans la reconnaissance des droits civiques de cette communauté.
Avant de faire son entrée sur la scène musicale, Willie Dixon est tenté par une carrière dans la boxe, dans la catégorie poids lourds. Victime d'un manager véreux, il quitte les rings (non sans avoir défiguré son patron) pour la musique. Initié à la contrebasse par le guitariste Léonard Caston, il accompagne les Five Breezes (1939) et, après la guerre, les Four Jumps of Jive puis The Big Three Trio signé par Columbia.
Repéré par le label Chess en 1951, Willie Dixon entame une quadruple carrière de compositeur, interprète, accompagnateur (de Chuck Berry, Howlin' Wolf et quelques autres bluesmen et rockers) et producteur (pour la sous-division Checker). Entre 1956 et 1959, il fait également les beaux jours du label Cobra pour lequel il produit Otis Rush, Magic Sam et Buddy Guy. C'est aussi durant cette période qu'il découvre de nouveaux talents et compose ses plus grands classiques, repris plus tard par nombre de groupes rock anglais et américains ; son répertoire comprend notamment les titres « Spoonful », « Little Red Rooster », « Wang Dang Doodle », « I Ain't Superstitious » et « Back Door Man ».
Sa signature portée ou non aux crédits des disques fait de lui l'un des bluesmen les plus populaires en Europe où il est régulièrement l'invité de festivals dans les années 1960. Réformé de l'armée américaine pour motif d'incapacité mentale, il prend au vol la proposition des producteurs allemands Lippmann et Rau qui, au début des années 1960, souhaitent populariser le blues noir américain en Europe. Parmi les autres artistes embarqués dans ce projet figurent John Lee Hooker, Memphis Slim et T-Bone Walker.
Après un passage chez Bluesville à la fin de la décennie, Willie Dixon crée son propre label Yambo Records et leurs sous-divisions Supreme et Spoonful. Il enregistre notamment l'album Peace en 1971. Dans les années 1970, il quitte Chess pour reprendre son activité de musicien, jusqu'à ce que des faiblesses de santé l'obligent à prendre sa retraite. Dans le même temps, il fait valoir ses droits d'auteur sur nombre de compositions pillées par les groupes de rock (notamment « Whole Lotta Love » auprès de Led Zeppelin, inspiré de son « You Need Love »). Son combat contre l'exploitation illégale de ses oeuvres l'aide à financer la production de musiciens de blues.
Amputé d'une jambe après un sérieux diabète, Willie Dixon meurt le 29 janvier 1992 à l'âge de 76 ans après avoir remporté un Grammy Award pour l'album I Am The Blues en 1989. Il est inhumé au Burr Oak Cemetery à Aslip, dans l'Illinois. L'un des premiers et plus importants compositeurs de blues a été intronisé au Blues Hall of Fame en 1980 et au Rock And Roll Hall of Fame en 1994.
