William S. Halsted nasceu em 1852 na cidade de Nova York. Graças ao sucesso empresarial do seu pai, Halsted foi educado em casa por tutores até aos dez anos de idade, quando foi enviado para um colégio interno em Monson, Massachusetts. Não gostou da nova escola e chegou a fugir de lá. Foi então enviado para a Academia Phillips em Andover, Massachusetts, onde se graduou em 1869.
Entrou no Yale College em 1870, onde se destacou no atletismo. Foi capitão de equipa no primeiro jogo de futebol com onze jogadores de cada lado. Entrou na Columbia University College of Physicians and Surgeons, em Nova York em 1874. e graduou-se com distinção como um dos melhores alunos da Universidade.
Após a formatura, Halsted juntou-se à equipa do Hospital de Nova York, onde introduziu uma nova tabela médica que registava a temperatura do paciente, pulso e respiração. Foi nesse hospital que conheceu o seu melhor amigo, o patologista William H. Welch. Foi para a Europa para observar os grandes cirurgiões e cientistas europeus e voltou para Nova York em 1880 onde foi extremamente popular e um professor carismático. Como cirurgião foi caracterizado como corajoso, ousado, original e incansável. Em 1882 realizou uma das primeiras cirurgias à vesícula biliar nos Estados Unidos. Realizou também a primeira transfusão de sangue de que há registo. Tinha sido chamado para ver a irmã depois dela ter dado à luz. Encontrou-a quase morta pela perda de sangue, e numa decisão ousada, retirou o seu próprio sangue e transferiu-o para a sua irmã, salvando-lhe assim a vida. Isto aconteceu muito antes da descoberta dos tipos de sangue.
A vida e a carreira de Halsted mudou para sempre no dia 11 de Outubro de 1884 quando leu um relatório do Dr. Carl Koller, a descrever o poder anestésico da cocaína quando é instilada no olho. Halsted percebeu que a cocaína pode ser um grande anestésico local, a solução para um problema terrível nos primeiros dias da cirurgia. Tendo aprendido o método científico quando estava na Europa, Halsted, juntamente com seus alunos e colegas médicos, começou a experimentar com a cocaína. Eles injectaram uns dos outros nervos e mostraram que a cocaína quando injectada num nervo pode produzir de forma segura e eficaz anestesia local. Todos eles se tornaram viciados, e todos morreram prematuramente excepto Halsted e seu colega Dr. Richard Hall.
Halsted foi enviado para o Sanatório Butler em Providence, Rhode Island, onde o tentaram curar através da conversão do seu vício em cocaína para a morfina. Em 1886, Halsted mudou-se para Baltimore, Maryland para participar na inauguração do Hospital Johns Hopkins, efectuada pelo seu amigo William Welch. Na sua colaboração nessa Universidade notava-se que Halsted era um homem completamente diferente. Era vagaroso, metódico e extremamente cuidadoso. Embora poucos soubessem, continuou a ser um viciado em morfina, até à sua morte em 1922.
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Em 1835 construiu o primeiro aparelho ao qual designou "Recording Electric Telegraph" com o qual transmitiu sinais a um quilómetro de distância, mas não os recebia pela mesma linha, efeito que só conseguiu dois anos depois.