Bill Roe è letteralmente cresciuto nell’industria del cinema. Suo padre, Jack Roe, è stato primo aiuto regista e in seguito responsabile di produzione, lavorando spesso su pellicole indipendenti con il leggendario produttore e regista Herbert Ross. Nel corso della sua infanzia, Roe ha frequentato spesso i set del padre, tra cui quello di Willy Wonka e la fabbrica di cioccolato (Willy Wonka and the Chocolate Factory), film che è stato girato in Germania. Roe amava stare a sentire quello che avevano da dire i macchinisti, ma suo padre gli ha detto di lasciar perdere questo percorso nella sua carriera. Infatti, se avesse lavorato nell’industria del cinema, sarebbe stato un operatore.
Così, Roe si è fatto strada in questo campo, iniziando nel 1978 e occupandosi del caricamento della pellicola per Owen Roizman in Sgt. Pepper's Pepper's Lonely Heart Club Band. Ha ottenuto il suo primo incarico come secondo assistente operatore in Mister mamma (Mr. Mom) con Victor Kemper, ASC, che in seguito lo ha fatto diventare primo assistente (Pee-wee's Big Adventure) e poi operatore. Roe ha anche lavorato con dei grandi direttori della fotografia, tra cui Bill Fraker, ASC, Laszlo Kovacs, ASC, Bill Butler, ASC, Michael Chapman, ASC, Adam Greenberg, ASC, Michael Watkins, ASC e lo specialista delle pubblicità televisive Joe Pytka. Sostiene che ogni operatore con cui ha lavorato lo abbia influenzato in maniera diversa nel suo approccio alla direzione della fotografia.
Watkins nel 1997 ha promosso a direttore della fotografia Roe quando ha diretto un film per la televisione, Detention: The Siege at Johnson High. L’anno seguente, quando Watkins ha prodotto e diretto una nuova serie televisiva intitolata Brooklyn South, si è affidato a Roe. Nel 1999, Roe si è occupato della direzione della fotografia della serie di X-Files (The X-Files), ottenendo quattro nomination consecutive (risultato senza precedenti) da parte degli American Society of Cinematographers Award. Roe ha vinto nel 1999 per il suo lavoro nell’episodio La corsa (Drive) e si è ripetuto un anno più tardi grazie ad Agua Mala. Nel 2001 e nel 2002 è stato nominato rispettivamente per Umano? (Patience) e per Questo non accade (This is Not Happening). Inoltre, è stato candidato agli Emmy Award nel 1999 e nel 2001, sempre grazie al suo lavoro per X-Files.
