По праву считался одним из наиболее выдающихся профессоров Медицинской школы Эдинбурга (Edinburgh Medical School), в свое время считавшейся лучшим учебным заведением для медиков во всем англоговорящем мире. Помимо этого, Каллен считается одной из самых значимых фигур шотландского Просвещения. Уильям дружил с Дэвидом Юмом (David Hume), Адамом Смитом (Adam Smith), Джозефом Блэком (Joseph Black), Адамом Фергюсоном (Adam Ferguson) и лордом Кеймсом (Lord Kames).
Родился Каллен в Гамильтоне, Ланаркшир (Hamilton, Lanarkshire), в семье Уильяма Каллена (William Cullen) и Элизабет Робертон (Elizabeth Roberton).
В 1726-м Уильям поступил в Университет Глазго (University of Glasgow), на базовый учебный курс. Чуть позже Каллен стал ассистентом местного медика Джона Пейсли (John Paisley).
В 1729-м Уильям устроился работать на торговое судно штатным врачом; курсировало его судно между Лондоном (London) и Карибами (West Indies).
Два года Каллен проработал помощником аптекаря в Лондоне, после чего в 1732-м вернулся в Шотландию (Scotland). Еще два года Уильям практиковал в Ланаркшире, после чего поступил в Университет Эдинбурга (University of Edinburgh), где два года изучал химию. В стенах Эдинбургского Университета Каллен основал Королевское медицинское общество (Royal Medical Society).
В 1736-м Уильям начал практиковать в Гамильтоне; довольно быстро ему удалось завоевать в высшей степени приличную репутацию. Не оставлял Каллен и учебу – более всего его интересовали естественные науки, особенно химия.
В 1740-м Уильям получил степень доктора медицины; еще через год Каллен обзавелся семьей. Некоторое время он работал на Джеймса Дугласа, герцога Гамильтонского (James Douglas, 5th Duke of Hamilton); Каллен следил за здоровьем самого графа, его родственников и домашних животных.
В 1744-м герцог скончался; Каллены перебрались в Глазго. Там Уильям преподавал физиологию, ботанику, фармакологию и химию. Выдающиеся преподавательские способности, невероятная энергия, энтузиазм и любовь к практическим демонстрациям вскоре сделали Каллена одним из самых популярных учителей университета. Не оставил Уильям и медицинскую практику.
В 1755-м лорд Кеймс переманил Каллена в Университет Эдинбурга; там Уильям стал профессором химии и медицины. Именно в Эдинбурге в 1756-м Каллен впервые в истории мировой медицины продемонстрировал процесс искусственной заморозки. С помощью насоса Уильям создал вокруг сосуда с медицинским эфиром зону слабого давления; эфир вскипел, тем самым существенно остудив все вокруг себя. Результатом демонстрации стал небольшой кусок льда. Несмотря на всю свою научную значимость, никакой коммерческой пользы открытому процессу придумать не смогли.
С 1757-го Каллен читал лекции по клинической медицине в Королевской больнице Эдинбурга (Edinburgh Royal Infirmary).
В 1760-м, после смерти Чарльза Олстона (Charles Alston) Каллен по просьбе студентов взял в свои руки его курс фармакалогии; преподавать по уже имевшимся записям Уильям не стал, написав взамен собственную подборку учебных материалов. Чуть позже – после смерти Роберта Витта (Robert Whytt) – Каллен оставил химию и занялся преподаванием медицины. Получить должность профессора медицины ему удалось отнюдь не сразу; сначала Уильям делил эту должность с Джоном Грегори (John Gregory), затем – после смерти Грегори в 1773-м – стал единственным профессором. Преподаванием Уильям Каллен занимался практически до самой своей смерти.
Скончался Уильям Каллен 5-го февраля 1790-го; на момент смерти ему было 79 лет.