Avsaknad av kromosomsegment (deletion) på kromosom 7. Deletionen uppstår oftast som nymutation (nyuppkommen förändring i arvsmassan).
Medfött hjärtfel i form av supravalvular aortastenos (SVAS) är vanligt och många barn har förhöjda blodkalkvärden. Personer med Williams syndrom (WS) har olika grader av utvecklingsstörning och en försenad motorisk och språklig utveckling. De flesta har en speciell beteendeprofil innefattande en situationsbetingad ängslan, och autism eller autistiska drag är vanligt. Skelning och andra synproblem förekommer frekvent.
Ett karaktäristiskt utseende ingår i symtombilden. Tandavvikelser i form av avsaknad av enstaka tandanlag, annorlunda tandform, emaljförändringar, små tänder förekommer, liksom bettavvikelser, liten underkäke och glesställning/trångställning och svag muskulatur i och kring munnen. Orofaciala problem är vanligt som t ex sugsvårigheter, tuggsvårigheter, dregling och överkänslighet i munhålan.