Родился 21 января 1874 года в Париже, в семье дипломата английского посольства. В возрасте 10 лет осиротел и был отправлен в Англию, где воспитывался в семье дяди - священника, содержавшего приход в небольшом городке. Был определён в школу-интернат для мальчиков «Кингз Скул» в Кентербери. Позже учился в Гейдельбергском университете и шесть лет изучал медицину в Лондоне. Получил диплом врача в 1897 году. Примечательно, что в том же 1897 году Моэм опубликовал свой первый роман «Лиза из Ламбета». Успех дебютной работы подвиг автора оставить медицину с тем, чтобы всецело посвятить себя писательской деятельности. Этот период жизни косвенно отображён им в романе «Пироги и пиво, или Скелет в шкафу»(1930), а также в отчасти автобиографическом романе «Бремя страстей человеческих» (1915). Несколько следующих романов оказались менее успешными, чем первый, и Моэм обратился к драматургии.

В 1903 году была поставлена пьеса «Человек чести». А после оглушительного успеха «Леди Фредерик» (1907) Моэм приобрёл широкую известность и стал уже поистине преуспевающим писателем.

В разгар первой мировой войны Моэм активно сотрудничал с английской разведкой. Он много ездил по миру. Приезжал, в том числе, и в Россию, откуда в итоге был выслан за деятельность, не соответствовавшую дипломатическому статусу. По мотивам своих приключений Моэм опубликовал в 1928 году роман «Эшенден, или Британский агент». В том же году он приобрёл виллу на Лазурном берегу Франции, в местечке Кап-Ферра, и проживал там постоянно, за исключением шестилетнего периода с 1940 по 1946 годы.

Пьесы и романы С. Моэма пользовались ошеломительным успехом не только в Европе, но и в Соединённых Штатах Америки. Многие его произведение сегодня считаются хрестоматийными и входят в общеобразовательный курс высших учебных заведений разных стран.

Уильям Сомерсет Моэм скончался в Ницце (Франция) 12 декабря 1965 года в возрасте 91 года.