Walter Simonson nació en Knoxville pero creció en Maryland, cultivando una gran afición por los cómics, sobre todo de Disney. Era dibujante aficionado de joven, pero se formó como geólogo en Amherst College debido a su otra gran afición, los dinosaurios. En el ecuador de los años sesenta descubrió Marvel Comics, en particular la serie Thor, y quiso dedicarse a dibujar, con sus ojos puestos en esa colección. Había crecido mejorando su estilo partiendo del de autores como Jack Kirby, Steve Ditko, Gil Kane, Sergio Toppi o Jim Holdaway, pero decidió formarse mejor y tras licenciarse como geólogo se matriculó en la Escuela de Dibujo de Rhode Island, graduándose en 1972. Su proyecto de tesis fue un tebeo de 50 páginas titulado The Star Slammers, que llegó a publicar en la Convención Mundial de Ciencia Ficción de 1974 en Washington (DisCon II).
En 1972, Simonson acudió a la redacción de DC Comics y consiguió un contrato. Comenzó a hacer algunos encargos menores, como Weird War Tales, hasta que logró un título en el que lucirse, y ese fue Manhunter, sobre guion de Archie Goodwin. Tras este pequeño éxito le encargaron otros trabajos en diversas series, como Metal Men, Hercules Unbound, Batman y algunas más. En 1979, Simonson y Goodwin colaboraron en una adaptación de la película Alien, un álbum publicado por Heavy Metal. Luego, dio el salto a Marvel, destacando en las páginas de The Rampaging Hulk y haciendo alguna intervención en Thor. Por esta época, Simonson, Howard Chaykin, Val Mayerik y Jim Starlin formaron una suerte de taller o estudio llamado Upstart Associates.
A partir de 1979, Simonson se encargó de diversos títulos de Marvel con mayor protagonismo de su firma. Comenzando por la adaptación de ciencia ficción Battlestar Galactica y continuando con títulos de gran peso en los ochenta como The Uncanny X-Men vs The New Teen Titans, y por supuesto Thor, en cuyas páginas introdujo los temas que él había pensado en sus años universitarios, de lo cual surgió el personaje Bill Rayos Beta. Simonson se ocupó de las aventuras de Thor durante casi toda la década de los años ochenta, primero como autor completo, luego solamente escribiéndolas para Sal Buscema. Tras este trabajo, se ocupó de X-Factor y, luego, en los noventa, de Fantastic Four, sobre todo como guionista en este caso.
En 1994, Simonson se arriesgó con la edición y cofundó el sello Bravura, ligado a Malibu Comics, donde continuó las aventuras de los Star Slammers. Con el cambio de siglo, Simonson trabajó sobre todo con DC Comics: Superman, Orion, Wonder Woman, Hawkgirl, Bat Lash, Vigilante y la estimulante nueva aventura de Elric The Making of a Sorcerer. Escribió más cómics de fantasía, como Warcraft, en este caso para Wildstorm. En 2009 escribió la serie Demon and Catwoman para el sello Wednesday Comics.
En la segunda década del siglo XXI volvería a Marvel para trabajar en The Avengers vol. 4, The Indestructible Hulk y Rocketeer Adventures vol. 2. También ha vuelto a DC, sello bajo el cual publicó su libro The Judas Coin (2012), que cuenta la historia de una de las monedas con las que se pagó a Judas por traicionar a Jesucristo. En 2014 ha adaptado al cómic por fin uno de sus proyectos universitarios, Ragnarök, su propia versión de ese acontecimiento mítico.
Simonson ha obtenido varios premios Shazam en los años setenta, luego algún premio Harvey, un premio a toda su trayectoria otorgado por Hero Initiative en 2010 y varios más: por ejemplo, en España ha sido un autor multipremiado en los Premios Haxtur.