Geboren in Nantwich, Cheshire, als derde zoon van een bankier en amateur botanicus/geoloog, ging Bowman vanaf 1826 naar de Hazelwood School bij Birmingham. Een kinderongeluk met buskruit zou hem hebben geïnteresseerd in geneeskunde en hij ging in 1832 in de leer bij chirurg Joseph Hodgson in het Birmingham General Hospital. Hij verliet Birmingham in 1837 om zijn opleiding tot chirurg voort te zetten en ging naar het King’s College in Londen, waar hij als proctor werkte onder Robert Bentley Todd, een professor in de fysiologie.

Hun eerste opmerkelijke werk ging over de structuur van dwarsgestreepte spieren, waarvoor hij in 1841 werd verkozen tot Fellow van de Royal Society. Op de jonge leeftijd van 25 jaar identificeerde hij wat toen bekend werd als het kapsel van Bowman, een belangrijk onderdeel van het nefron. Hij presenteerde zijn bevindingen in 1842 in zijn artikel “On the Structure and Use of the Malpighian Bodies of the Kidney” aan de Royal Society en kreeg daarvoor de Royal Medal. Zijn samenwerking met Todd leidde tot de publicatie van de vijfdelige “Physiological Anatomy and Physiology of Man” (1843-1856) en “Cyclopaedia of Anatomy and Physiology” (1852), waarin hun onderzoek naar microscopie en histologie in detail werd beschreven, waarbij minieme anatomische waarnemingen in verband werden gebracht met fysiologische functies. Hun uitgebreide gebruik van de microscopen bracht een revolutie teweeg in de studie van anatomie en fysiologie. Naast het kapsel van Bowman zijn er nog andere anatomische structuren naar hem genoemd:

• Bowman’s klieren – in het reukslijmvlies
• Bowman’s membraan – het voorste begrenzende membraan in het hoornvlies

Na het voltooien van zijn chirurgische opleiding in 1844, oefende Bowman zijn beroep uit als oogarts in het Royal London Ophthalmic Hospital (later bekend als Moorfields Eye Hospital). Hij was een vroege gebruiker van de oftalmoscoop die in 1851 door Hermann von Helmholtz was uitgevonden. Tussen 1848 en 1855 doceerde hij ook aan King’s College. In 1880 richtte hij het ‘Ophthalmological Society’ op, dat later het Royal College of Ophthalmologists werd.

In 1870 gaf hij Arts and Crafts architect Philip Webb opdracht om Joldwynds, Bowmans huis in Holmbury St Mary, Surrey, te verbouwen. Het werd in 1874 voltooid.

In 1884 schopte Koningin Victoria hem tot baronet. Hij overleed in Joldwynds op 29 maart 1892, en ligt begraven op het naburige kerkhof van Holmbury St. Mary. Er staat een gedenkteken voor hem in St James’s Church, Piccadilly.

Een gedenkteken voor Sir William Bowman, 1e baronet, in St James’s Church, Piccadilly.