1994年大威首次参加WTA职业比赛，当时没有世界排名的大威持外卡参加了美国奥克兰站比赛并打进了第二轮，在第一轮取胜的那场比赛是大威首次在职业比赛中获胜，但最终以6/2 3/6 0/6的比分输给了当时世界排名第2的维卡里奥止步第二轮。这也是大威1994年赛季参加的唯一一站比赛。
1995年大威持外卡参加了三站比赛，其中洛杉矶和多伦多两站比赛大威首轮出局，美国奥克兰站打进了八强（大威在本站比赛中击败了世界排名第18位的弗雷泽尔，这是她首次击败世界排名前20的球员）。
1996年大威参加了五站比赛，其中四次均是首轮惨遭淘汰，只有洛杉矶站大威闯进了第三轮，最终以两个46输给了当时世界排名第1的格拉芙。
1997年，大威以非种子球手身份首度出战美网，就打入了决赛，与辛吉丝合演少女决赛的大威被对手直落两盘击败。
1998年，大威参与俄克拉何马城网赛，首夺WTA女单和女双的锦标。在大满贯赛事表现突出，在4大满贯的女单赛事都打入8强，也赢得澳网和法网的混双冠军。
1999年，大威全年共获得6项女单冠军。在女双方面，与妹妹塞雷娜·威廉姆斯合作，赢得法网和美网冠军。
2000年，大威在下半季先后夺得温网、美网和奥运会冠军，造就她连夺6项单打锦标，创下35连胜。其中在温网和奥运会更同时夺得女双冠军。
2001年，大威在温网和美网成功卫冕。在女双方面，与妹妹塞雷娜·威廉姆斯合作，赢得澳网冠军，完成了女双职业大满贯。
2002年，大威首度登上世界排名第一。也创下个人最高的年终排名－第2名。她在1年之内夺得7项锦标，
在纽黑文公开赛实现了4连霸。另外，她在法网、温网和美网打入决赛，但都败于塞雷娜·威廉姆斯。
2003年，大威首度打入澳网决赛，连续4年打入温网决赛，但再次败于塞雷娜·威廉姆斯。由于腹部受伤未参加温网后半场比赛。
2004年，大威在红土赛表现不俗，夺得两项红土锦标，在法网打入了8强，但她首度未能在美网打入4强。
2005年，大威在6年之内5度打入温网决赛，她在决赛救下赛点逆转达文波特，再度夺得温网冠军。
2006年，大威在伤患的影响下，她全年只参加6项比赛但未有打入决赛，年终排名更跌出头十。
2007年，大威以23号种子、世界排名31位的身份出战温网，第4度夺得温网冠军。
2008年，大威以不失一盘的姿态卫冕温网冠军，年底以全胜姿态首夺WTA巡回赛总决赛冠军。
2009年，大威再度打入了温网和WTA巡回赛总决赛的决赛，但也卫冕失败（都负于塞雷娜·威廉姆斯）。她和妹妹塞雷娜·威廉姆斯合作女双，轻易横扫三项大满贯赛。
2010年，大威完成了女双的跨年度大满贯，登上女双世界第一。在女单方面，她一度重返世界排名第2，与妹妹塞雷娜·威廉姆斯包办世界头两位。她全年表现稳定，除了在法网16强出局，在其他赛事至少打入了八强。
2011年，大威由于伤势过重在澳网第三轮比赛中退赛，也使自己保持的257场大满贯比赛不退赛的记录破灭。温网第二轮，大威与40岁的伊达公子上演了一场经典对决，并笑到了最后。美网第二轮前，大威又意外地宣布因为干燥症而选择退出。
2012年，大威和妹妹携手拿下温网和奥运的双打冠军，又在年底的最后一站WTA巡回赛卢森堡的比赛中拿下职业生涯的第44个冠军。
2014年，大威持外卡参赛的大威以6-3/6-0横扫法国黑马科内特，豪取在迪拜站的15连胜，继2009和2010年后第三次夺冠，打破了自2012年10月卢森堡赛以来16个月的冠军荒。同时这也是大威职业生涯收获的第45个单打冠军头衔。
2015年，大威在年初进行的奥克兰网球公开赛中，战胜丹麦选手沃兹尼亚奇，赢得冠军。超五赛事武汉网球公开赛，大威在第二盘领先的情况下，因西班牙选手穆古拉扎受伤退赛而自动夺冠。珠海网球精英赛，大威直落两盘击败捷克选手卡洛琳娜·普利斯科娃，获得职业生涯第48个WTA赛事单打冠军，同时世界排名重返TOP10。
2016年，WTA中华台北赛以6-4，6-2的比分完胜土居美咲，以不丢一盘的成绩强势夺冠。温布尔登网球锦标赛，威廉姆斯姐妹以6-3，6-4的比分战胜舍夫多娃和巴博斯，第6次夺得温网女双冠军，同时也是第14次夺得大满贯女双冠军 。
2017年，年初大威迎来首项大满贯赛事澳大利亚网球公开赛。在半决赛中，大威以2-1逆转战胜范德维格，继2003年后第二次打进澳网女单决赛，也是2009年温网后，时隔8年再进大满贯决赛。在决赛中，大威迎来妹妹小威廉姆斯的挑战，最终以0-2败北，无缘冠军。7月13日，2017年温网女单半决赛，五届赛会冠军、37岁的美国老将大威廉姆斯以6-4、6-2击败了英国选手孔塔，第九次跻身温网决赛。7月15日，2017年温网女单决赛，五届赛会冠军大威廉姆斯以5-7、0-6负于2015年赛会亚军穆古拉扎，屈居亚军。