Nato a Great-Bedwin il 6 febbraio 1622, studia medicina a Oxford dove si laurea nel 1646. Ristabilito sul trono Carlo II, al Willis, che aveva combattuto per la causa reale, viene conferita la cattedra di filosofia insieme al titolo di dottore. Nominato in seguito membro della Reale Società di Medicina, egli si trasferisce a Londra dove esercita la pratica medica ottenendo celebrità, ma, forse, scarso successo clinico. Infatti, riferisce il Senac, il re motteggiava il Willis asserendo che gli sopprimeva più sudditi lui di quanti glie ne avrebbe soppressi un’armata nemica. Amareggiato da invidie e pettegolezzi Willis muore a Londra l’11 novembre 1675. Scrittore prolifico, come autore deve la fama all’opera: Cerebri anatome, cui accessit nervorum descriptio et usu, Londra, 1664 in cui illustra anche le nuove e rivoluzionarie tecniche di dissezione da lui introdotte.