Třikrát se kvalifikoval na MS v atletice. V roce 2005 na světovém šampionátu v Helsinkách i o dva roky později na MS v japonské Ósace však neprošel kvalifikací. Největší úspěch své kariéry však zaznamenal v roce 2011 na světovém šampionátu v jihokorejském Tegu, kde vybojoval výkonem 235 cm titul mistra světa. Williams se stal druhým Američanem v celé historii, kterému se podařilo vybojoval zlatou medaili v této disciplíně. Před ním uspěl jen jeho krajan Charles Austin na MS v atletice 1991 v Tokiu.