Va néixer a Filadèlfia fill d'Edward M. Davis i Mary Mott Davis. A l'edat de 19 anys, va obtenir una llicenciatura a la [[Universitat Harvard]] i un any més tard el mestratge en [[enginyeria]]. Posteriorment, Davis va passar tres anys com a ajudant realitzant astronòmiques i determinacions de longituds geogràfiques en l'[[observatori Nacional Argentí]] a Còrdova, [[Argentina]] i després va tornar a Harvard per dedicar-s'hi a l'ensenyament. El 1878, Davis va ser designat com a professor instructor en [[geografia física]] a Harvard, i al voltant del 1885 va ser designat professor titular. Davis va continuar ensenyant a Harvard fins a la seva retirada el 1912. Després d'això, va ocupar el càrrec de professor visitant en diverses universitats dels Estats Units i Europa. Davis va morir a [[Pasadena (Califòrnia)|Pasadena]], Califòrnia.
