Уильям Перкин был младшим из семи сыновей плотника Джорджа Перкина. До 14 лет обучался в школе, где были замечены его способности к науке, в частности, к химии. Поэтому в 1853 году в возрасте 15 лет он поступил в Королевский химический колледж в Лондоне, где начал обучаться под руководством Августа Вильгельма фон Гофмана. Будучи ассистентом Гофмана, Перкин участвовал в серии экспериментов, проводившихся с целью синтезировать лекарство против малярии, хинин. 

На пасхальных каникулах 1856 года, Перкин провёл несколько экспериментов в своей примитивной домашней химической лаборатории. Именно здесь он сделал своё великое открытие: из анилина, частично преобразованного химической реакцией в сырую смесь, с помощью экстракции спиртом, он выделил вещество ярко-пурпурного цвета.

Эту краску он назвал мовеин ( по сходству с цветом цветка мальвы, французское название которой. mauve). Оказалось, что мовеин красит шёлк и эта окраска была прочной. В августе 1856 года, в возрасте 18 лет, Перкин подал заявку на патент, а затем организовал производство пурпурного красителя для шёлка и хлопка из каменноугольного дёгтя, который в большом количестве вырабатывался как побочный продукт при производстве каменноугольного кокса и коксового газа. Производство анилинового красителя сделало Перкина богатым. Кроме того, были открыты (в том числе, самим Перкином) новые анилиновые красители, производство которых началось по всей Европе.

Уильям Перкин всю свою жизнь продолжал исследования в области органической химии и, в частности, открыл новые синтетические красители, такие как британский фиолетовый и перкинский зелёный, открыл способы добычи кумарина — одного из первых синтетических сырьевых материалов для изготовления духов, и коричную кислоту. В 1869 году Перкин нашёл способ коммерческого производства отличной красной краски под названием «Ализарин» из антрацена, который был получен из корня марены сорока годами ранее, в 1826 году, французским химиком Пьером Робике одновременно с пурпурином — другой красной краской, пользующейся меньшим спросом. Однако немецкая химическая компания BASF успела запатентовать этот же процесс за день до него. В течение следующих десяти лет новообразованная Германская империя быстро сместила Великобританию с позиции центра европейской химической промышленности. К 1890-м годам Германия фактически монополизировала индустрию. В 1874 году Перкин продал свою фабрику и вышел в отставку довольно богатым человеком. Перкин был произведён в рыцари в 1906 году.

Перкин умер в 1907 году.