早年經曆
開利生于紐約州伊利湖畔的 Angola，繼承了母親對修補鐘表、縫紉機以及家用器具的能力。他熱愛數學，緻力于發明之餘，便在學習數學。
1895年，他得到了獎學金，前往康乃馨大學就讀，取得了機械工程的碩士學位，于1901年畢業。之後，他到了一間制作暖氣機、風箱及排氣系統的公司-水牛城鍛造公司的加熱工程部工作，負責設計幹燥木材及咖啡的系統。
發明
開利很快的找到了更好的方式去測量加熱系統的容量，並被任命為公司試驗工程部門的主管。25歲的時候，他設計出了他的第一個重大發明，為布魯克林的Sackett-Wilhelms印刷出版公司控制溫度及濕度的系統。這間公司偶然會因紙張及墨水受了熱度及濕度的影象，無法印出确實的顏色。1906年，開利得到了此方法的專利。他繼續于冷度及濕度控制的發明，最後成為了水牛城鍛造公司的子公司-開利空調公司的管理者，此子公司以他的名字命名。
家庭生活
威利斯·開利在就讀大學期間，認識了他的第一任妻子Claire Seymour，并于1902年結婚，後者于1912年去世。
他的第二任妻子是Jennie Martin，于1939年去世。
開利的第三任妻子是Elizabeth Marsh Wise，于1964年去世。
盡管開利有三次婚姻，但是其本人并無子嗣，他收養了第二任妻子的2個孩子作為義子。
1950年，開利去世後，他和他的三個妻子合葬于紐約州水牛城的林蔭墓園（Forest Lawn Cemetery）。
事業發展
1902年，他到了一間制作暖氣機、風箱及排風機的公司-水牛城鍛造公司（The Buffalo Forge Co.）的研發部工作，擔任采暖工程師，薪資僅每周10美元。
開利由此不斷得改良他的裝置，并在一次霧天等火車的時候受到啟發，深刻理解了溫度，濕度和露點的關系。開利所改良的空氣調節裝置（'Apparatus for Treating Air'）使用盤管并可以降低濕度達55%，1906年，此項發明得到了其人生中的第一個專利（專利号：U.S. Pat# 808897），并被後人稱為“空調之父”（'father of air conditioning'）。
同年，年僅25歲的開利被指定解決該公司的布魯克林印刷廠的印刷技術問題。他一下子找到了問題的根本原因，是不穩定的溫濕度影響了印刷的質量。因此，他根據國家氣候表（the national weather tables）計算出印刷需要的精确溫濕度，并以其智慧，開發了第一台空氣（溫濕度）調節裝置用以維持印刷車間相對恒定的溫度和濕度。
威利斯·開利不懈地對溫度，濕度和露點進行研究，并于1911年向美國機械工程師學會（American Society of Mechanical Engineers）公開了他發現的焓濕圖公式（'Rational Psychrometric Formulae'）。該公式之後成為空調行業的計算标準和根本依據。從此工業由此收益，并被廣泛用于膠片，煙草，食品，制藥，紡織等生産工業的空氣溫濕度控制上。
1915年，開利和其他六位工程師合資35000美元在新澤西州成立了開利工程公司（the Carrier Engineering Corporation），即開利空調的前身，該公司緻力于研發空調技術，并研究空調的商業價值。
1921年，開利發明了第一台離心式冷水機組适用于大型空間的制冷，并在同年獲得專利。
1922年，開利對其發明進一步改良，第一個摒棄有毒的氨而使用更安全的冷媒，并且大大地減小了機組體積，開創了舒适性空調的先河。
1924年，他成功地将空調從單一的工業使用而同時運用于民用上。公司最初的幾個客戶包含了麥迪遜廣場花園（Madison Square Garden），美國國會的會議廳和美國衆議院，還有白宮。
1928年，他開發了第一台家用空調（'Weathermaker'），安裝在明尼蘇達州的明尼阿波利斯。
開利在1930年将公司總部搬到了紐約州的雪城（Syracuse），并于同年，在日本建立了分公司東洋開利，從而成了空調行業領袖。
在第二次世界大戰期間，開利着手研發将空調用于軍用，開利公司生産的空調機組被廣泛用于戰艦，軍用貨輪，兵工廠，特别是一些精密軍用裝置的生産線上，其中數千台空調用于海軍的食物保鮮，可移動空調用于空軍的軍用飛機降溫，開利甚至受國家顧問委員會（the National Advisory Committee）委托，開發了模拟極地氣候的空調裝置用于軍用飛機的測試。開利因此曾6次獲得空軍和海軍的“E”勳章，開利對美國軍工發展的貢獻被稱為“最偉大的工程成就”。
