Après deux années universitaires, des difficultés financières contraignent Bill Pronzini à abandonner ses études. Pour gagner sa vie, il exerce d'abord plusieurs petits métiers (vendeur de plomberie, vendeur de journaux, journaliste sportif, employé de bureau, assistant d'un marshall…) avant de vivre de sa plume.
Il amorce sa carrière littéraire en rédigeant sous les pseudonymes de Peter Janson et Aston Marlowe des ouvrages porno-érotiques pour le compte d'un petit éditeur. Il parvient à publier sous son nom une première nouvelle policière dans un magazine en 1966. Il produit ensuite quantité de nouvelles touchant aux genres les plus divers: western, science-fiction, aventures... Les revenus de ce travail alimentaire lui permettent de mettre au point ses premiers romans noirs, grâce auxquels il acquiert la notoriété.
Installé en Californie du Nord, puis plusieurs années à Majorque et en Allemagne, il s’est marié trois fois, la première fois avec Laura Patricia Adolphson, (de 1965 à 1967); la seconde fois avec Brunhilde Schier, (de 1972 à 1985). Il épouse enfin Marcia Muller (également auteur de polar) en 1992. Les deux époux écrivent en collaboration trois romans : Mais où sont les Trésors d'antan ? (Beyond the Grave) (1986), The Lighthouse, (1987); et Double (1984), un des romans de la série du Détective Sans Nom (Nameless). Ils collaborent aussi à nombreuses anthologies.
Le premier roman de Bill Pronzini, Qui traque-t-on ? (The Stalker), paraît en 1971. Ses œuvres les plus connues appartiennent toutefois à la série du Nameless (le « détective sans nom »), également amorcée en 1971. En 2012, cette série comprend 41 romans et quatre recueils de nouvelles. Depuis ses débuts, le Nameless a évolué et mûri en parallèle avec son créateur. Les intrigues portent sur les thèmes de crimes habituels au roman policier, mais décrivent peu de scènes de violence. Le style de Pronzini s’attache plus aux personnages qu’à l’histoire et donne lieu à une réflexion, une profondeur peu communes pour le genre policier. Étant donné l’évolution du personnage au cours de la série, il est préférable de les lire dans l’ordre de parution.
Les livres de Bill Pronzini sont traduits en près de vingt langues et publiés dans une trentaine de pays.
Premier président du Private Eye Writers of America, il en reçoit trois récompenses : deux prix Shamus et un prix pour l'ensemble de son œuvre (Life Achievement Award). En France, son roman Snowbound (Hidden Valley) se voit décerner le grand prix de littérature policière en 1988.
Publié en français sous le titre Qui traque-t-on ?, Paris, Gallimard, Série noire no 1459, 1971
Panic ! (1972)
Publié en français sous le titre Taillons-nous !, Paris, Gallimard, Série noire no 1591, 1973 ; réédition, Paris, Gallimard, Carré noir no 524, 1984
Snowbound (1974)
Publié en français sous le titre Hidden Valley, Paris, Rivages/Noir n°48, 1988
Games (1976)
Publié en français sous le titre Tout ça n'est qu'un jeu, Paris, Fayard Noir, 1981 ; réédition, Paris, Édito-Service, Classiques du Crime, 1984 ; réédition, Paris, Le Livre de Poche no 7503, 1986
The Running of Beasts (1976), en collaboration avec Barry N. Malzberg
Acts of Mercy (1977), en collaboration avec Barry N. Malzberg
Nightscreams (1979), en collaboration avec Barry N. Malzberg
Publié en français sous le titre La nuit hurle, Paris, Fleuve noir, coll. Engrenage no 80, 1983 ; réédition, Paris, Rivages/Noir no 78, 1989
A Killing in Xanadu (1980)
Prose Bowl (1980), en collaboration avec Barry N. Malzberg
The Cambodia File (1981), en collaboration avec Jack Anderson
Publié en français sous le titre La Fête des morts, Paris, Mazarine, 1982
Masques (1981)
Publié en français sous le titre Mercredi des cendres, Paris, Fleuve Noir, coll. Engrenage no 129, 1985 ; réédition, Paris, 10/18 no 2118, 1990
Cat's Paw (1983)
The Gallows Land (1983)
Publié en français sous le titre La Terre du bourreau, Paris, Gallimard, Série noire no 1969, 1984
Publié en français sous le titre La Traversée des enfers, Paris, Gallimard, Série noire no 2038, 1986
San Francisco (1985)
The Lighthouse (1986), en collaboration avec Marcia Muller
The Last Days of Horse-Shy Halloran (1987)
Firewind (1989)
The Hangings (1989)
Stacked deck (1991)
Carmdody's run (1993)
With an Extreme Burning ou The Tormentor (1994)
Blue Lonesome (1995)
Traduit en français par Frédéric Brument et publié sous le titre Mademoiselle Solitude, Paris, Éditions Denoël, Sueurs froides, 2013 ; Paris, Gallimard, Folio policier no 766, 2015
A Wasterland of Strangers (1997)
Publié en français sous le titre Le Crime de John Faith, Paris, Éditions du Rocher, 2001 ; Paris, Gallimard, Folio policier no 277, 2002
Nothing but the Night (1999)
Publié en français sous le titre Longue est la nuit, Paris, Éditions du Rocher, 2002
In a Evil Time (2001)
All the Long Years (2001)
Step to the Graveyard Easy (2002)
Publié en français sous le titre La Mort sans peine, Paris, Éditions L'Écailler du Sud, 2005
Plus de trois cents nouvelles, parues dans les magazines : Argosy, Ellery Queen's Mystery Magazine, The Magazine of Fantasy and Science Fiction, Alfred Hitchcock's Anthology, et d’autres titres :
Proof of guilt (1963) (première nouvelle écrite, mais publiée seulement en 1973)
You don't know what it's like (nov.1966) (première nouvelle publiée)
It's a Lousy World (1967)
Publié en français sous le titre Triste fin dans Alfred Hitchcock : Histoires qui font mouche, Paris, Presses-Pocket no 1820, 1981
Note : Enquête conduite par un détective anonyme qui préfigure le détective sans-nom.
The Snatch (1968)
Publié en français sous le titre Rapt dans Alfred Hitchcock : Histoires à rendre tout chose, Paris, Presses Pocket no 2824, 1983
The Jade Figurine (1970)
Publié en français sous le titre La statuette de jade dans Alfred Hitchcock : Histoires qui virent au noir, Paris, Presses Pocket no 2367, 1982
Skeleton, rattle your mouldy leg (1984)
Publié en français sous le titre Squelette, fais cliqueter tes vieux os desséchés, Paris, Gallimard, Futuropolis, 1984
Claude Mesplède et Jean-Jacques Schleret, SN, voyage au bout de la Noire : inventaire de 732 auteurs et de leurs œuvres publiés en séries Noire et Blème : suivi d'une filmographie complète, Paris, Futuropolis, (OCLC11972030), p. 301-303