Вінус Вільямс отримала статус професіоналки в 1994. У 1997 досягла першого в своїй кар'єрі фіналу турніру Великого шолома на Відкритому чемпіонаті США, де програла Мартіні Хінгіс. У 2000 вона стала переможницею двох турнірів Великого шолома (Вімблдон і США), а також здобула дві золоті медалі на Олімпійських іграх в Сіднеї, одну в одиночному розряді, іншу в парі з сестрою Сереною. В 2001 вона повторила свій торішній успіх.
25 лютого 2002 Вінус очолила рейтинг найкращих тенісисток WTA. До 2003 Венера доходила чотири рази до фіналів Великого шолома, але в фіналі їй також чотири рази протистояла сестра Серена, якій вона програвала.
2006 року Вінус взяла участь лише в шістьох турнірах. У Варшаві, а також на Rolan Garros'і вона досягла чвертьфіналу, в Римі — напівфіналу. Виступаючи на турнірі в Люксембурзі, граючи проти польки Агнешки Радванської, отримала травму обох зап'ясть і через це пропустила всі наступні турніри року.
У сезоні 2007 року Вінус усе ще через травми пропускала Австралійський чемпіонат, і лише 19 лютого взяла участь на турнірі в Мемфісі, який виграла, у фіналі зустрівшись з ізраїльтянкою Сарі Пер. У липні Вінус взяла участь у Вімблдонському турнірі, вигравши у Марії Шарапової та Ани Іванович, в фіналі зустрілася з Маріон Бартолі, яку перемогла з рахунком 6:4, 6:1.
Вінус Вільямс на Вімблдоні подала із швидкістю 129 миль за годину. Вона визнана володаркою найсильнішої подачі 2008 року. Цей результат також є абсолютним рекордом за всю історію жіночого тенісу.
Сьомий титул Великого шолома Вінус виборола на Вімблдоні-2008, здолавши в фіналі сестру Серену в двох сетах.
Разом із сестрою Вінус ще двічі виграва парні турніри Олімпіад — в Пекіні 2008 року та в Лондоні 2012 року. На Олімпіаді в Ріо-де-Жанейро 2016 року вона додала до цих золотих медалей срібну — цього разу в місксті, де її партнером був Ражів Рам.
У 2011 році Вінус поставили діагноз синдрому Шегрена — аутоімунного захворювання, що відбирає у людини енергію, викликає втому та біль у суглобах. Результати знизилися, й Вінус випала з першої сотні рейтингу. Відновлення почалося у 2017-му, коли Вінус повернулася в першу десятку рейтингу. Цього року вона програла фінал чемпіонату Австралії сестрі, фінал Вімблдону Гарбінє Мугурусі, добралася до півфіналу чемпіонату США й фіналу Чемпіонату WTA, в якому поступилася Каролін Возняцкі.