Barn i Nantwich, Cheshire, tredje sonen till en bankir och amatörbotanist/geolog. Bowman gick i Hazelwood School nära Birmingham från 1826. En olycka under barndomen med krut ska ha intresserat honom för medicin, och han blev lärling hos kirurgen Joseph Hodgson på Birmingham General Hospital 1832. Han lämnade Birmingham 1837 för att vidareutbilda sig till kirurg och gick på King’s College i London, där han tjänstgjorde som prosektor under Robert Bentley Todd, professor i fysiologi.

Hans tidigaste anmärkningsvärda arbete var om den strimmiga muskulaturens struktur, för vilket han valdes till Fellow of the Royal Society 1841. Vid 25 års ålder identifierade han det som då blev känt som Bowmans kapsel, en nyckelkomponent i nefronet. Han presenterade sina upptäckter 1842 i sin uppsats ”On the Structure and Use of the Malpighian Bodies of the Kidney” för Royal Society och tilldelades Royal Medal. Hans samarbete med Todd ledde till publiceringen av de fem volymerna ”Physiological Anatomy and Physiology of Man” (1843-1856) och ”Cyclopaedia of Anatomy and Physiology” (1852), som redogjorde för deras forskning om mikroskopi och histologi, där de relaterade minutiösa anatomiska observationer till fysiologiska funktioner. Deras omfattande användning av mikroskopen revolutionerade studiet av anatomi och fysiologi. Förutom Bowmans kapsel finns andra anatomiska strukturer som är uppkallade efter honom:

• Bowmans körtlar – i luktslemhinnan
• Bowmans membran – det främre begränsande membranet i hornhinnan

Efter att ha avslutat sin kirurgiska utbildning 1844 praktiserade Bowman som ögonläkare vid Royal London Ophthalmic Hospital (senare känt som Moorfields Eye Hospital). Han var en tidig användare av det oftalmoskop som uppfanns av Hermann von Helmholtz 1851. Mellan 1848 och 1855 undervisade han också vid King’s College. År 1880 grundade han ”Ophthalmological Society”, som senare blev Royal College of Ophthalmologists.

1870 gav han Arts and Crafts arkitekten Philip Webb i uppdrag att bygga om Joldwynds, Bowmans hus i Holmbury St Mary, Surrey. Det stod färdigt 1874.

År 1884 utnämnde drottning Victoria honom till baronet. Han dog i Joldwynds den 29 mars 1892 och ligger begravd på den närliggande kyrkogården i Holmbury St Mary. Ett minnesmärke över honom finns i St James’s Church, Piccadilly.

Ett minnesmärke över Sir William Bowman, 1st Baronet, i St James’s Church, Piccadilly.