Allerede som 15-åring vant Williams svømmekonkurranser og forlot skolen for å delta i et populært «vannshow». I 1939 vant Esther Williams tre gull ved det amerikanske mesterskapet i bryst og fristil. Hun var på vei til OL i 1940 for å konkurrere for USA, men så brøt andre verdenskrig ut. OL ble avlyst og Esther måtte bli hjemme.