Empresario y ornitólogo. Con el fin de recolectar información para su tesis de doctorado, realiza su primer viaje a Venezuela en 1896 y visita el cerro de Turimiquire, en el oriente del país, donde estudia las variedades de aves que ahí encuentra. Graduado de la Universidad de Harvard (1897), regresa en 1898 a Venezuela , donde decide radicarse definitivamente. Su idea inicial era la de coleccionar y estudiar la taxonomía y distribución geográfica de las aves en el país. Pero, en una primera etapa de su vida, se dedicó a actividades comerciales. Representante para Venezuela de las máquinas de coser Singer -y de las máquinas de escribir Underwood- funda en Caracas El Almacén Americano, el cual pronto adquiere notoriedad por ser, entre otras cosas, la más importante agencia distribuidora en Venezuela de los automóviles marca Ford. Para la década de 1920, El Almacén Americano se convierte en el símbolo de los nuevos patrones de consumo que se generalizan en el país. En 1930, William H. Phelps funda la Broadcasting Caracas, primera emisora comercial de radio de Venezuela, la cual se convierte -en 1935- en Radio Caracas. Al retirarse, a fines de la década de 1930, Phelps decide retornar a su primera vocación: la ornitología. En 1937, patrocina y acompaña una expedición del Museo de Historia Natural de Nueva York al Auyantepui. En 1938, da comienzo a su colección de aves y dedica el resto de su vida a formar la más importante biblioteca ornitológica de Venezuela. Organizó más de 100 expediciones que proporcionaron -además de lo referente a las aves- valiosos conocimientos sobre la geografía y flora de Venezuela. Publicó 78 trabajos sobre la avifauna del país y descubrió más de 200 variedades nuevas. En 1950 publicó, junto con su hijo William Phelps Jr., su obra Listas de aves de Venezuela con su distribución. Uno de los picos de la sierra Palo Yuca, limítrofe con Brasil, lleva su nombre. Miembro de la Academia de Ciencias Físicas, Matemáticas y Naturales, en 1954.