Bertram Clough Williams-Ellis est né en 1883 à Gayton, dans le Northamptonshire. Mais sa famille regagne quatre ans plus tard le Pays de Galles, d'où son père est originaire.
Après des études de mathématiques au Trinity College de l'université de Cambridge, il abandonne très tôt la voie scientifique, sans passer son diplôme, et s'inscrit dès 1903 à l'Architectural Association de Londres, fondée au XIXe siècle pour accueillir les architectes indépendants. Il travaille plusieurs mois chez un confrère puis ouvre son propre cabinet à Londres, à l'âge de vingt-deux ans.
En 1908, il hérite de son père un manoir à la campagne, Plas Brondanw, dans le Merionethshire (Pays de Galles). Il passera le reste de sa vie à l'embellir et à le restaurer, en adjoignant notamment à l'extrémité du domaine une folie en forme de château médiéval. Les aménagements imaginés par Williams-Ellis offrent certaines similitudes avec ce que deviendra plus tard Portmeirion. La folie servira de décor à deux téléfilms de science-fiction et au film de Mark Robson, L'Auberge du sixième bonheur avec Ingrid Bergman, en 1958.
Dès son retour du front, il reprend son métier d'architecte avec surtout la construction de mémoriaux dans un premier temps, puis, à partir de 1925, il commence la réalisation de son chef-d'œuvre, Portmeirion, situé dans le parc national de Snowdonia, dans le nord-ouest du Pays de Galles. Pour donner leur forme définitive aux dizaines d'édifices de ce « village idéal » de style italianisant, les travaux dureront un demi-siècle, jusqu'en 1975. Comme à Plas Brondanw, Williams-Ellis y fait œuvre de paysagiste en même temps que d'architecte.
Membre de plusieurs commissions gouvernementales portant sur la conception et la conservation du patrimoine architectural, Clough Williams-Ellis participe à la création des British National Parks après 1945. Grâce à ses nombreux articles et à ses multiples interventions dans les médias, notamment à la radio, il contribue à attirer l'attention du public sur les questions liées à la préservation de la nature et à la restauration des sites historiques. Un illustre Gallois d'origine, l'architecte Américain Frank Lloyd Wright, vient visiter Portmeirion en 1956 ; c'est d'ailleurs sa seule visite en Grande-Bretagne. Le dramaturge Noel Coward s'y installe le temps d'écrire une pièce. La famille royale, en particulier la reine mère, se rend également sur place. C'est toutefois le tournage de la série téléviséeLe Prisonnier à partir de 1967 qui apporte une renommée internationale à ce lieu.
En 1971, la reineÉlisabeth II anoblit Clough Williams-Ellis pour « services rendus à l'architecture et à l'environnement ».
Son fils Christopher (1923-1944) étant mort pendant la Seconde Guerre mondiale à la bataille du mont Cassin, où il combattait parmi les Welsh Guards tout comme Williams-Ellis vingt-cinq ans plus tôt, c'est sa fille aînée, Susan (1918-2007), qui gère le domaine de Portmeirion en compagnie de son mari, Euan Cooper-Willis, à partir de 1948. Tous deux ont donné le nom de « Portmeirion Pottery » à une société qu'ils ont créée en 1961 et qui fabrique encore aujourd'hui de la vaisselle en faïence et en porcelaine aux motifs inspirés des gravures de botanique du XVIIIe siècle.
Écrits
Portmeirion : it's what? when? why? and how variously answered (en collaboration avec James Morris et Lewis Mumford, avec des photographies de Edwin Smith et Bruno De Hamel), D. J. Clark, Glasgow, 1972, 47 p.