Dopo aver conquistato il titolo di Campionessa del Pacifico si stava preparando a partecipare alle Olimpiadi del 1940, ma lo scoppio della seconda guerra mondiale fece saltare tutte le manifestazioni sportive; per sbarcare il lunario lavorò come commessa e modella, fino a quando Hollywood si accorse di lei e venne scritturata per film e musical con coreografie acquatiche: il successo arrivo con la pellicola Bellezze al bagno del 1944, a cui seguirono decine di film. Dopo aver lasciato il cinema, divenne anche insegnante di nuoto per bambini ciechi.
Anche se da anni ha abbandonato il set, la sua passione per l'acqua resta intatta: il suo quarto marito, Edward Bell, ha raccontato che, nonostante sia costretta su una sedia a rotelle in seguito a una caduta, Esther Williams continua a fare bagni nella sua piscina riscaldata a energia solare.