Michelle Williams est née le 9 septembre 1980 à Kalispell dans le Montana. Son père, Larry Williams, fut candidat républicain au poste de sénateur du Montana. Emancipée par ses parents à l'âge de 15 ans, elle quitte sa campagne pour la Californie où elle obtient son premier rôle dans la comédie familiale Lassie. Ensuite, elle apparaît dans plusieurs séries où elle campe généralement une ado candide et un peu nunuche. Mais c'est en jouant la méchante Jennifer Lindley dans la série Dawson qu'elle acquiert une renommée mondiale. Dès lors sollicitée par le cinéma, elle choisit avec soin ses rôles. C'est ainsi qu'elle accepte sans hésiter celui d'une femme qui apprend que son homme en aime un autre dans Le Secret de Brokeback Mountain, en 2006. Cette fan de rock, collectionneuse de livres rares (elle possède l'édition originale de Gatsby le Magnifique, de Scott-Fidgerald) a vécu avec l'acteur Heath Ledger, tragiquement décédé en janvier 2008. Ensemble, ils ont eu une petite Matilda, née en octobre 2005, dont le parrain n'est autre que Jake Gyllenhaal.

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