Филми:
* Да живееш и да умреш в Л.А. (1985)
* Ловец на хора (1986)
* Мълчанието на агнетата (1991)
* Страх и омраза в Лас Вегас (1998)
* Претендентът (2000)
* Салтънско море (2002)
* CSI:Маями (2002) - *Кратка поява като Гил Грисъм*
* Добрият пастир (2006)
* Жълтата кърпичка (2008)
* Къщата на езерото (2006)
* Жената на прозореца (2021)
Телевизия:
* The Fall Guy (1981-1986) - *Повтаряща се роля*
* CSI:Разследване от местопрестъплението (2000-2015) - *Главна роля като Гил Грисъм*
* Manhunt:Unabomber (2017) - *Главна роля като агент на ФБР Джим Фицджералд*
* Убийство в началото (2014-2016) - *Главна роля като Тери Инглиш*
Друго:
* Документите на Пентагона (1971) - *телевизионен филм*
* Убийството на Ранди Уебстър (1979) - *телевизионен филм*
* Лентите на Андерсън (1971) - *телевизионен филм*
* Вирджиния (1963) - *телевизионен сериал, 1 епизод*
Забележка: Това не е изчерпателен списък, но включва някои от най-забележителните проекти на William Petersen. Можете да намерите повече информация за пълната му филмография на уебсайтове като IMDb.