Ο Δρ Brattain είναι μέλος του τεχνικού προσωπικού Bell Laboratories από το 1929. Ο κύριος τομέας της έρευνάς του ήταν οι επιφανειακές ιδιότητες των στερεών. Σε πρώιμο στάδιο ασχολήθηκε με θερμιονικές εκπομπές και προσροφημένα στρώματα βολφραμίου. Συνέχισε στον τομέα της διόρθωσης και των φωτο-επιδράσεων στις επιφάνειες ημιαγωγών, ξεκινώντας με μια μελέτη διόρθωσης στην επιφάνεια του οξειδίου του χαλκού. Το έργο αυτό ακολουθήθηκε από παρόμοιες μελέτες πυριτίου. Μετά τον Β’ Παγκόσμιο Πόλεμο συνέχισε την ίδια έρευνα τόσο με πυρίτιο όσο και με γερμάνιο. Οι κύριες συνεισφορές του Δρ Brattain στη φυσική στερεάς κατάστασης ήταν η ανακάλυψη της φωτο-επίδρασης στην ελεύθερη επιφάνεια ενός ημιαγωγού, η εφεύρεση του τρανζίστορ, από κοινού με τον Δρ John Bardeen, και πρόκειται για μία εργασία που οδηγεί σε μια καλύτερη κατανόηση των επιφανειακών ιδιοτήτων των ημιαγωγών, που πραγματοποιήθηκε πρώτα με τον Δρ Bardeen, αργότερα με τον Δρ.C.G.B. Garrett, και επί του παρόντος με τον Δρ P.J. Boddy. Δρ Brattain έλαβε το τιμητικό διδακτορικό δίπλωμα από το Πανεπιστήμιο του Πόρτλαντ το 1952, από το Whitman College και το Union College το 1955 και από το Πανεπιστήμιο της Μινεσότα το 1957. Το 1952 του απονεμήθηκε το μετάλλιο Stuart Ballantine του Ινστιτούτου Φράνκλιν και 1955 το μετάλλιο John Scott. Το πτυχίο στο Union College και τα δύο μετάλλια ελήφθησαν από κοινού με τον Δρ John Bardeen, ως αναγνώριση του έργου τους στο τρανζίστορ. Ο Δρ Brattain είναι μέλος της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών και του Ινστιτούτου Franklin. Μέλος της Αμερικανικής Φυσικής Εταιρείας, της Αμερικανικής Ακαδημίας Τεχνών και Επιστημών, και την Αμερικανική Ένωση για την Πρόοδο της Επιστήμης. Είναι επίσης μέλος της επιτροπής ημιαγωγών της Διεθνούς Ένωσης Εφαρμοσμένης Φυσικής και της Συμβουλευτικής Επιτροπής Ναυτικής Έρευνας. Το 1935 παντρεύτηκε την αείμνηστο Dr. Keren (Gilmore) Brattain. είχαν έναν γιο, τον William Gilmore Brattain. Το 1958 παντρεύτηκε την κυρία Έμμα Τζέιν (Κίρς) Μίλερ. Ο Δρ Brattain ζει στο Summit, New Jersey, κοντά στο εργαστήριο Murray Hill (NJ) των Bell Telephone Laboratories.