Fowler ganó el Henry Norris Russell Lectureship de la Sociedad Astronómica Americana en 1963, la medalla Eddington en 1978, la medalla Bruce en 1979 y, finalmente en 1983, fue galardonado con el "por sus estudios sobre los procesos importantes en la estructura y evolución de las estrellas", premio que compartió con el físico indio Subrahmanyan Chandrasekhar.