En 2020, Williams se mudó a Vancouver para asistir al Langara College, donde se graduó con un título en actuación del programa de Artes Cinematográficas ese mismo año. Después de graduarse, Williams comenzó a escribir y dirigir cortometrajes y a asistir a audiciones de actuación mientras trabajaba como camarero en The Old Spaguetti Factory en New Westminster, Vancouver.
En 2025, fue elegido como Shane Hollander en la serie de televisión de romance deportivo Heated Rivalry, basada en la serie de novelas Game Changers de Rachel Reid.Su química con el coprotagonista Connor Storrie fue un factor importante en las decisiones de casting del director Jacob Tierney.Williams dijo que la preocupación de su madre de que tendría problemas para conseguir papeles como actor canadiense de origen asiático era, en este caso, infundada; en cambio, su herencia mixta fue una característica crucial en la convocatoria de casting.Williams ha recibido elogios por la sutileza de su actuación y su capacidad para transmitir los pensamientos internos de Hollander, así como por su representación matizada y no estereotipada de un personaje autista.Reid comentó que Williams encarnó completamente el papel de Shane Hollander.Dijo: "Lo que él hace con su cara cuenta toda una historia (...) Todo está en la actuación. Puedes ver todo lo que Shane está pensando y sintiendo".Williams dijo que otros actores le sirvieron de inspiración para su interpretación de Shane, incluyendo a Rooney Mara en Carol (2015) y Trevante Rhodes en Moonlight (2016).La química entre los dos protagonistas recibió numerosos elogios y Kaiya Shunyata, de RogerEbert.com, escribió: "Williams y Storrie comparten una química tan intensa que rivaliza con la de Bogart y Bacall".Williams fue nominado a Mejor Actor Principal en una Serie Dramática en los Canadian Screen Awards de 2026 por su papel en Heated Rivalry.
En diciembre de 2025, Williams firmó con Creative Artists Agency para su representación.Ese mismo mes, Williams narró y prestó su voz al personaje de Finn en la serie de audio de fantasía romántica Ember and Ice, producida para la plataforma de audio Quinn.Reuniéndose con su coprotagonista de Heated Rivalry, Connor Storrie, los tres episodios se lanzaron entre el 30 de diciembre de 2025 y el 5 de enero de 2026.
El 16 de enero de 2026, Williams hizo su debut en la pasarela, abriendo el desfile de moda de Dsquared² y asistiendo al show de Armani en la Semana de la Moda de Milán.El 25 de enero de 2026, Williams y Storrie participaron en el relevo de la antorcha de los Juegos Olímpicos de Invierno de 2026 en Feltre, Italia. Cinco días después, se reunió con el primer ministro canadiense Mark Carney en un evento para promover la industria cinematográfica y televisiva canadiense en Ottawa.
El 17 de febrero, Williams fue anunciado como "amigo de la casa" de Balenciaga, con su primera aparición en la primera campaña del director creativo Pierpaolo Piccioli para la marca.
Un día después, el 18 de febrero, se unió al elenco de la serie de televisión de Crave, Yaga, una reinterpretación del mito de Baba Yaga basada en la obra de teatro de Kat Sandler.
Williams asistió a la 98.ª edición de los Premios de la Academia y a la fiesta posterior a los Óscar de Vanity Fair en marzo de 2026, donde su presencia generó un valor de impacto mediático combinado de 6,16 millones de dólares para las marcas asociadas Balenciaga y Bulgari, según lo medido por la participación obtenida durante la temporada de premios.Ese mismo mes, fue elegido para un papel principal junto a Dylan O'Brien en el largometraje Apparatus, dirigido por Sofia Banzhaf.
En abril de 2026, Williams protagonizó junto a Laufey el video musical de su sencillo Madwoman, junto con Alysa Liu, Lola Tung y Megan Skiendiel.Ese mismo mes, se convirtió en el primer no atleta en protagonizar una campaña para Peloton Interactive,con la campaña "Let Yourself Go" de la compañía acompañado de la canción "Fame" de David Bowie.Luego se unió a un elenco coral que incluye a Charlize Theron, Julia Garner y Demi Moore en la película de suspenso culinario Tyrant, dirigida por David Weil.
Hudson Williams vistiendo Balenciaga durante la Met Gala el 4 de mayo de 2026.
En mayo de 2026, Williams fue nombrado una de las homenajeados Gold100 de Gold House de 2026, que destaca a las personas más influyentes de ascendencia asiática y del Pacífico en diferentes campos. En la Met Gala de 2026 con el tema Costume Art, Williams lució un traje de estilo torero hecho a medida por Pierpaolo Piccioli de Balenciaga, basado en una chaqueta bolero de 1947 diseñada por Cristóbal Balenciaga, con peinado y maquillaje inspirados en la película Black Swan de Darren Aronofsky.
Williams tiene un tatuaje a juego con su coprotagonista de Heated Rivalry, Connor Storrie, con la frase "el sexo vende", haciendo referencia a la naturaleza explícita de la serie, así como, en palabras del propio Williams, a "su valor y mérito más allá de eso".En entrevistas, ha hablado sobre tener TDAH.
