生于俄亥俄州辛辛那提市，卒于华盛顿。1878年毕业于耶鲁大学，而后到辛辛那提法学院学习2年，1880年取得律师资格。父亲A.塔夫脱曾任辛辛那提最高法院法官、U.S.格兰特总统时期的陆军部长和司法部长，C.A.阿瑟总统时的驻奥匈帝国大使等职。1881年被任命为汉密尔顿县助理巡回律师，次年又被阿瑟总统任命为第一区的税收官。1885年任汉密尔顿县的助理司法官。1887年成为辛辛那提市最高法院法官。1890～1892年被W.H.哈里森总统任命为司法部副部长。1892～1900年又被任命为第六巡回上诉法庭庭长。1896～1900年还担任辛辛那提大学的法学教授兼法学院院长。

1900年，塔夫脱被W.麦金利任命为菲律宾委员会主席，次年成为第一任菲律宾总督。他积极镇压菲律宾的爱国反抗力量，建立了一系列政治经济制度，为美国在这里的统治奠定了基础。1904年，被任命为陆军部长，负责监督菲律宾事务和巴拿马运河修建。1905年，他以总统私人代表身份与日本首相桂太郎签订了两国处理远东问题的密约，《塔夫脱-桂太郎备忘录》，以承认日本吞并朝鲜换取了日本对美国占领菲律宾的承认。1906年，他又参与了镇压古巴人民起义，并在远东和拉美积极推行F.D.罗斯福的扩张政策，深得罗斯福赏识。

1908年，击败了民主党总统候选人W.J.布赖恩，当选美国总统。任总统期间，塔夫脱在对内政策上屡遭挫折，还逐渐遭到罗斯福和其他共和党成员的反对，致使共和党分裂、1912年大选失败。在对外政策上，他继承并发展了罗斯福的“大棒政策”，在1912年12月的国情咨文中宣称自己的对外政策是“以金元代替枪弹”即“金元外交”，矛头指向了中国、拉丁美洲和加拿大。在“金元外交”政策下，美国在拉美国家以密谋政变、直接出兵占领或者经济手段进行政权颠覆和经济控制。在中国，与清政府签订了《锦瑷铁路借款草合同》。后又提出所谓国际共管中国东北铁路的“诺克斯计划”，并与英法德三国银行团共同投资粤汉和川汉铁路，向清政府借款，向袁世凯提供“善后大借款”等。妄图以“金元外交”打败日本等主要的竞争对手，攫取在中国的最大政治和经济利益。

1913年3月，塔夫脱在总统任期届满后，回到母校耶鲁大学任法学教授，并任美国法律协会主席。1921年，被W.G.哈定总统任命为最高法院首席大法官，直到1930年2月1日因健康问题才辞去该职。著有《反托拉斯和最高法院》《美国与和平》《美国总统及其权力》《总统的责任、权力、机会和制约》等著作。