William Kelly entwickelte das pneumatische Verfahren der Stahlerzeugung, das die industrielle Revolution in den Vereinigten Staaten vorantrieb. Obwohl Sir Henry Bessemer im Allgemeinen als Erfinder dieser Technik gilt – er blies Luft in geschmolzenes Roheisenerz, um die Kohlenstoffverunreinigungen zu verbrennen – entwickelte Kelly die Methode bereits einige Jahre vor Bessemer. Der Einführung des Bessemer-Verfahrens von Großbritannien in die Vereinigten Staaten folgte ein langwieriger Rechtsstreit, da beide Erfinder ein Patent auf dasselbe wesentliche Verfahren besaßen. Schließlich schlossen sich die beiden konkurrierenden Fraktionen zusammen, und in der Folgezeit stieg die Stahlproduktion in den Vereinigten Staaten sprunghaft an, was unter anderem auf die Expansion der Eisenbahnen nach Westen und den Bau von Wolkenkratzern zurückzuführen war.

Kelly wurde am 21. August 1811 in Pittsburgh, Pennsylvania, als Sohn eines wohlhabenden Grundbesitzers geboren. Er heiratete die Tochter eines wohlhabenden Tabakhändlers. Er gründete eine Partnerschaft in einer Trockenwaren- und Schifffahrtsgesellschaft, McShane & Kelly, und Anfang der 1840er Jahre interessierte er sich auf einer Einkaufsreise für die Errichtung eines Eisenwerks in Eddyville, Kentucky. Mit seinem Bruder als Partner kaufte er 14.000 Acres Waldland mit Eisenerzvorkommen und einen Cobb-Ofen und gründete damit die Eddyville Iron Works.

Kellys Unternehmen (auch als Swea-nee Ironworks und Union Forge bekannt) stellte Zuckersiedekessel aus Schmiedeeisen her, das durch ein einfaches Holzkohleverfahren aus rohem Roheisen gewonnen wurde. Da dieses Verfahren sein Land sowohl mit Holz, das als Brennstoff für die Verhüttung verwendet wurde, als auch mit kohlenstofffreiem Eisen erschöpfte, begann Kelly nach Möglichkeiten zu suchen, den Brennstoffverbrauch zu senken und das minderwertige, kohlenstoffhaltige Eisenerz zu verwenden, das auf seinem Land verblieb. Als er seine Arbeiter beim Schmieden des Erzes beobachtete, stellte er fest, dass beim Wiedererwärmen des Roheisens ein Luftzug eine weißglühende Glut erzeugte, die den überschüssigen Kohlenstoff abbrannte und so zur Herstellung von qualitativ hochwertigerem Schmiedeeisen beitrug.

Bereits 1847 hatte Kelly eine Idee, die dem Schmiedeprozess in doppelter Hinsicht zugute kam: Durch das Einblasen von Luft in das geschmolzene Roheisen würden nicht nur die Kohlenstoffverunreinigungen verbrannt und in Oxide umgewandelt, die als Schlacke abgeschlackt werden könnten, sondern der brennende Kohlenstoff würde auch als Brennstoff für die interne Wärmeerzeugung dienen, so dass kein Holz mehr zum Beheizen der Schmelze verbrannt werden müsste und folglich Brennstoff eingespart würde. Als sein Schwiegervater von diesem Plan hörte, zweifelte er an Kellys Verstand und ließ ihn von einem Arzt untersuchen, der, wie sich herausstellte, die Logik von Kellys Plan verstand und einer seiner stärksten Befürworter wurde.

Von 1851 bis 1856 arbeitete Kelly im Geheimen an der Entwicklung eines Konverters. Doch 1855 meldete der britische Industrielle Henry Bessemer in den Vereinigten Staaten ein Patent für sein Bessemer-Verfahren an, bei dem Roheisen durch Einleiten von Luft in die Schmelze in Stahl umgewandelt wird. Als Kelly 1856 Bessemers Patentanmeldung entdeckte, sammelte er die notwendigen Unterlagen, um eine Gegenklage einzureichen, in der er die Priorität seines Entwurfs aus dem Jahr 1847 geltend machte. Mitten in der Panik von 1857 reichte Kelly die Klage ein und meldete gleichzeitig Konkurs an. Um Geld zu beschaffen, verkaufte er das Patent an seinen Vater.

Im Jahr 1859 führte Kelly in den Cambria Iron Works in Johnstown, Pennsylvania, erneut Versuche mit seinem Kelly-Verfahren durch. 1862 errichtete er ein Stahlwerk in Wyandotte, Michigan, das innerhalb von zwei Jahren die erste Charge kommerziellen Stahls nach dem Kelly-Verfahren produzierte. Im Jahr 1863 gründete er die Kelly Pneumatic Process Company, und im Jahr darauf errichtete eine Gruppe in Troy, New York, ein Werk, das nach dem Bessemer-Verfahren arbeitete. Während dieser Zeit stritten sich Kelly und Bessemer vor Gericht und beanspruchten jeweils das Vorrecht auf das Patent für das Luftinfusionsverfahren zur Erzeugung von Stahl aus Eisen.

Der Wettstreit zwischen dem Bessemer- und dem Kelly-Verfahren wurde schließlich von der Wirtschaft entschieden, die den Wettbewerb nicht aushalten konnte und die beiden Unternehmen 1866 zwang, ihre Ressourcen zusammenzulegen. In der Folgezeit boomte die Stahlproduktion in den USA und befeuerte die amerikanische industrielle Revolution. Der durch das pneumatische Verfahren hergestellte Stahl wurde für die Schienen verwendet, die in den gesamten Vereinigten Staaten verlegt wurden, für die Schiffe, die den transatlantischen Handel vorantrieben, und für die Wolkenkratzer, die die aufstrebende Geschäftswelt beherbergten.

Im kulturellen Gedächtnis hat sich Bessemer gegen Kelly durchgesetzt, da das Verfahren schließlich in den Geschichtsbüchern den Namen von Bessemer trug und Kelly in die relative Bedeutungslosigkeit verwiesen wurde. Fairerweise muss man sagen, dass Kelly die Idee zwar vor Bessemer hatte, dass es ihm aber nicht gelang, das Verfahren zu perfektionieren. Bessemer fügte die Schritte hinzu, den Luftstrom genau zum richtigen Zeitpunkt abzuschalten, um einen gewissen Kohlenstoffgehalt zu erhalten, und den Stahl vor dem Gießen zu desoxidieren.

Erst 1871 gelang es Kelly, eine Verlängerung seines Patents zu erwirken, so dass er endlich eine finanzielle Entschädigung erhielt, die der Bedeutung seiner Erfindung entsprach. Den Rest seines Lebens verbrachte er in Louisville, Kentucky, wo er eine Axtfabrik gründete. Kelly starb am 11. Februar 1888 in Louisville.