
Ramsay memulai studinya di kota kelahirannya Glasgow dan mendapatkan gelar doktor dalam kimia di Tuebingen, berfokus pada kimia organik. Saat kembali ke Britania Raya dan pengangkatannya pada kedudukan akademis di University of Bristol dan kemudian di University College, London, ia terkenal untuk inventiveness and scrupulousness teknik-teknik eksperimentalnya, khususnya metodenya untuk menentukan berat molekul zat dalam keadaan cair.
Pada 1892 keingintahuan Ramsay dibuat kesal oleh pengamatan John William Strutt bahwa kepadatan nitrogen yang diekstrakkan dari udara selalu lebih besar daripada nitrogen yang dibebaskan dari berbagai macam senyawa kimia. Kemudian Ramsay mulai mencari gas tak dikenal yang lebih padat di udara, yang—saat ditemukan—dinamainya argon. Saat meneliti adanya argon di mineral beruranium, ia malah menemukan helium, yang sejak 1868 telah diketahui ada, tetapi hanya pada matahari. Penemuan ke-2 ini membuatnya mengusulkan keberadaan golongan baru dari unsur di tabel periodik. Dengan cepat ia dan pembantunya mengisolasi neon, kripton, dan xenon dari atmosfer bumi.