Прадедушка Билла был мэром и сенатором, дедушка — вице-президентом Национального банка. Гейтс родился в Сиэтле (штат Вашингтон), в семье корпоративного адвоката Уильяма Генри Гейтса II и члена совета директоров First Interstate Bank, Pacific Northwest Bell и национального совета USWest, United Way Мэри Максвелл Гейтс. В семье у Билла прозвище Трей (слово «trey» обозначает тройку в карточных играх и в связано с «номерной» приставкой к имени). У Гейтса есть 2 сестры: старшая — Кристи и младшая — Либби.