Filmer:
* Att leva och dö i L.A. (1985)
* Manhunter (1986)
* Lammens tystnad (1991)
* Rädsla och avsky i Las Vegas (1998)
* Tävlingen (2000)
* Saltonhavet (2002)
* CSI:Miami (2002) - *Kort framträdande som Gil Grissom*
* Den gode herden (2006)
* Den gula näsduken (2008)
* Sjöhuset (2006)
* Kvinnan i fönstret (2021)
Tv:
* Höstkillen (1981-1986) - *Återkommande roll*
* CSI:Crime Scene Investigation (2000-2015) - *Huvudroll som Gil Grissom*
* Hunt:Unabomber (2017) - *Huvudroll som FBI-agent Jim Fitzgerald*
* Mord i början (2014-2016) - *Huvudroll som Terry English*
Övrigt:
* The Pentagon Papers (1971) - *TV-film*
* Dödet på Randy Webster (1979) - *TV-film*
* Anderson-banden (1971) - *TV-film*
* Virginianen (1963) - *TV-serie, 1 avsnitt*
Obs! Det här är inte en uttömmande lista men inkluderar några av William Petersens mest anmärkningsvärda projekt. Du kan hitta mer information om hans fullständiga filmografi på webbplatser som IMDb.