Figlio del direttore della fotografia Peter Moseley, William è nato a Gloucestershire nell'area inglese di Cotswolds. E' stato notato per la prima volta dalla responsabile del casting Pippa Hall quasi dieci anni fa, quando era ancora alle scuole medie, mentre stava scegliendo gli attori per il film televisivo inglese del 1998 Cider with Rosie, basato sulle memorie d'infanzia di Laurie Lee a Cotswold Valley (per una strana coincidenza, il villaggio che si trova vicino a quello dove viveva il giovane).
Lei ha continuato a tenere d'occhio questo giovane talento negli anni seguenti, cosa che ha portato al primo provino per Le cronache di Narnia: il leone, la strega e l'armadio diciotto mesi prima di iniziare le riprese del film, a giugno del 2004. Grazie a questo ha ottenuto delle candidature ai Saturn e Young Artists Awards. Il socio di casting della Hall, Gail Stevens, lo aveva invece scelto nel 2002 per il film per la televisione Goodbye, Mr. Chips, il suo primo ruolo da professionista.
Riprende il ruolo di Sua Altezza Reale di Narnia, che ritorna nella terra incantata con i suoi tre fratelli non per rimpiazzare Caspian, ma per aiutare il giovane principe a salvare Narnia dalla tirannia del malvagio Miraz ne Il principe Caspian (2008).
Nel 2010 parteciperà anche a Le Cronache di Narnia - Il viaggio del veliero e alternandosi sempre tra Tv e cinema, nel 2013 partecipa a Run (Simone Bartesaghi) e in seguito anche a The silent Mountain (Ernst Gossner, 2014) per approdare poi a film come l'horror, del 2016, Friend Request - La morte ha il tuo profilo (2016).

Tra i suoi ruoli nel piccolo schermo, tra varie pertecipazioni anche a show televisivi, dopo l'esordio del 1998 nel film Cider with Rosie di Charles Beeson, le serie Tv nelle quali ha migliormente e maggiormente figurato sono Perception (2012) e, sicuramente The Royals, dove interpreta il Principe Liam.