Urodził się jako William FitzMaurice. Jego ojcem był John FitzMaurice, młodszy syn 1. hrabiego Kerry. Jego matką była Anne Petty, córka Williama Petty’ego. Po śmierci swoich szwagrów John odziedziczył rodowe posiadłości Pettych i zmienił nazwisko na „Petty”. W 1751 r. został wicehrabią FitzMaurice, a w 1753 r. hrabią Shelburne. Od 1753 r. William, jako jego najstarszy syn, używał tytułu grzecznościowego „wicehrabiego FitzMaurice”.
W 1760 r. został wybrany do Izby Gmin jako reprezentant okręgu Wycombe, ale już w 1761 r. odziedziczył tytuł 2. hrabiego Shelburne i zasiadł w Izbie Lordów. W 1763 r. został pierwszym lordem handlu w gabinecie George’a Grenville’a, ale rychło zrezygnował z tego stanowiska, kiedy nie udało mu się przekonać premiera do powołania do rządu Williama Pitta Starszego. W 1766 r. Pitt został premierem i powierzył Shelburne’owi tekę ministra południowego departamentu. Krytykowany jednak przez innych członków gabinetu oraz króla Jerzego III za swą politykę wobec amerykańskich kolonii, Shelburne podał się do dymisji w 1768 r.
Shelburne powrócił do gabinetu w 1782 r., kiedy został ministrem spraw wewnętrznych w gabinecie lorda Rockinghama. Po rychłej śmierci Rockinghama w lipcu 1782 r. Shelburne stanął na czele rządu. Nie poparli go jednak radykalni wigowie Charlesa Jamesa Foxa, którzy przeszli do opozycji. W 1783 r. Fox zawarł koalicję z lordem Northem, co spowodowało w kwietniu 1783 r. upadek gabinetu Shelburne’a.
Kiedy premierem został w grudniu 1783 r. William Pitt Młodszy, Shelburne nie otrzymał żadnego stanowiska. W 1784 r. otrzymał natomiast tytuł 1. markiza Lansdowne. Od 1782 r. był kawalerem Orderu Podwiązki. Zmarł w 1805 r.