Родился в Буэнос-Айресе, переехал в Соединенные Штаты в 1946 году во время режима Перона со своим отцом Амадо Алонсо, ведущим испанским филологом, который был тогда назначен в Гарвард.
В 1954 году получил степень бакалавра в области архитектуры в Гарварде, в 1956 году получил степень магистра в области городского планирования Гарвардского института государственного управления, в 1960 году докторскую степень по регионалистике в Университете Пенсильвании.
В 1960 - 1961 годах Алонсо работал директором и преподавателем в отделе регионального и городского планирования в Технологическом институте Бандунга в Индонезии.
В 1962 году работал приглашенным лектором в Центральном университете Венесуэлы.C 1963 до 1965 годах работал директором Центра городских исследований Гарвардского университета.Алонсо также работал в Йеле, Калифорнийском университете, Беркли и Стэнфорде.
В 1964 году издал работу «Местоположение и землепользование» , в котором определил смоделированный подход к формированию земельной ренты в городской окружающей среде. Его модель стала одним из столпов экономики города.
В 1976 году стал директором Центра исследований населения Гарвардского университета.
В 1978 году стал профессором факультета общественного здравоохранения, а с 1983 по 1984 исполняющим обязанности председателя кафедры социологии факультета искусств и наук.Алонсо был консультантом и советником многих учреждений, в том числе министерства торговли США, министерства сельского хозяйства США, министерства жилищного строительства и городского развития США, Всемирного банка, Фонда ООН в области народонаселения и Фонда Форда.11 февраля 1999 в возрасте 66 лет Уильям умер.