William Bouygues débute sa carrière en 2011 chez Bouygues Construction dans les équipes de Bouygues Bâtiment Île-de-France - Rénovation Privée, où il exerce des fonctions de conduite de travaux, puis intègre les équipes commerciales. 

En 2016, il poursuit son expérience chez Bouygues Bâtiment International au sein de la direction Montage et Développement.

Après une expérience chez Bouygues Energies & Services, il devient en janvier 2019, directeur du développement de Linkcity (filiale de développement immobilier de Bouygues Construction), avant de prendre la direction générale des projets stratégiques du pôle immobilier d’entreprise chez Bouygues Immobilier en 2021. 

Depuis février 2024, William avait la Direction Générale des filiales promotion France et internationales de Bouygues Immobilier.

En juin 2025, William Bouygues est nommé Directeur Général des Industries de Colas. Rattaché au Directeur Général, Pierre Vanstoflegatte, il rejoint le Comité stratégique de Colas.