早年经历
开利生于纽约州伊利湖畔的 Angola，继承了母亲对修补钟表、缝纫机以及家用器具的能力。他热爱数学，致力于发明之余，便在学习数学。
1895年，他得到了奖学金，前往康乃馨大学就读，取得了机械工程的碩士学位，于1901年毕业。之后，他到了一间制作暖气机、风箱及排气系统的公司-水牛城鍛造公司的加热工程部工作，负责设计干燥木材及咖啡的系統。
发明
开利很快的找到了更好的方式去测量加热系统的容量，並被任命为公司试验工程部门的主管。25岁的時候，他设计出了他的第一個重大发明，为布魯克林的Sackett-Wilhelms印刷出版公司控制溫度及湿度的系統。这间公司偶然会因纸张及墨水受了热度及湿度的影象，无法印出确实的顏色。1906年，开利得到了此方法的专利。他继续于冷度及湿度控制的发明，最后成为了水牛城鍛造公司的子公司-开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·开利在就读大学期间，认识了他的第一任妻子Claire Seymour，并于1902年结婚，后者于1912年去世。
他的第二任妻子是Jennie Martin，于1939年去世。
开利的第三任妻子是Elizabeth Marsh Wise，于1964年去世。
尽管开利有三次婚姻，但是其本人并无子嗣，他收养了第二任妻子的2个孩子作为义子。
1950年，开利去世后，他和他的三个妻子合葬于纽约州水牛城的林荫墓园（Forest Lawn Cemetery）。
事业发展
1902年，他到了一间制作暖气机、风箱及排风机的公司-水牛城锻造公司（The Buffalo Forge Co.）的研发部工作，担任采暖工程师，薪资仅每周10美元。
开利由此不断得改良他的装置，并在一次雾天等火车的时候受到启发，深刻理解了温度，湿度和露点的关系。开利所改良的空气调节装置（'Apparatus for Treating Air'）使用盘管并可以降低湿度达55%，1906年，此项发明得到了其人生中的第一个专利（专利号：U.S. Pat# 808897），并被后人称为“空调之父”（'father of air conditioning'）。
同年，年仅25岁的开利被指定解决该公司的布鲁克林印刷厂的印刷技术问题。他一下子找到了问题的根本原因，是不稳定的温湿度影响了印刷的质量。因此，他根据国家气候表（the national weather tables）计算出印刷需要的精确温湿度，并以其智慧，开发了第一台空气（温湿度）调节装置用以维持印刷车间相对恒定的温度和湿度。
威利斯·开利不懈地对温度，湿度和露点进行研究，并于1911年向美国机械工程师学会（American Society of Mechanical Engineers）公开了他发现的焓湿图公式（'Rational Psychrometric Formulae'）。该公式之后成为空调行业的计算标准和根本依据。从此工业由此收益，并被广泛用于胶片，烟草，食品，制药，纺织等生产工业的空气温湿度控制上。
1915年，开利和其他六位工程师合资35000美元在新泽西州成立了开利工程公司（the Carrier Engineering Corporation），即开利空调的前身，该公司致力于研发空调技术，并研究空调的商业价值。
1921年，开利发明了第一台离心式冷水机组适用于大型空间的制冷，并在同年获得专利。
1922年，开利对其发明进一步改良，第一个摒弃有毒的氨而使用更安全的冷媒，并且大大地减小了机组体积，开创了舒适性空调的先河。
1924年，他成功地将空调从单一的工业使用而同时运用于民用上。公司最初的几个客户包含了麦迪逊广场花园（Madison Square Garden），美国国会的会议厅和美国众议院，还有白宫。
1928年，他开发了第一台家用空调（'Weathermaker'），安装在明尼苏达州的明尼阿波利斯。
开利在1930年将公司总部搬到了纽约州的雪城（Syracuse），并于同年，在日本建立了分公司东洋开利，从而成了空调行业领袖。
在第二次世界大战期间，开利着手研发将空调用于军用，开利公司生产的空调机组被广泛用于战舰，军用货轮，兵工厂，特别是一些精密军用装置的生产线上，其中数千台空调用于海军的食物保鲜，可移动空调用于空军的军用飞机降温，开利甚至受国家顾问委员会（the National Advisory Committee）委托，开发了模拟极地气候的空调装置用于军用飞机的测试。开利因此曾6次获得空军和海军的“E”勋章，开利对美国军工发展的贡献被称为“最伟大的工程成就”。
