Логан родился в Монреале и учился в Университете Эдинбурга. Самостоятельно занялся изучением геологии в 1831 году, когда он вступил во владение каменноугольной копью в городе Суонси. Уильям Логан выполнил геологическую карту угольных месторождений Уэльса. На основании своих исследований, в 1840 году представил Лондонскому геологическому обществу свою работу "On the character of the beds of clay lying immediately below the coal-seams of South Wales, and on the occurrence of coal-boulders in the Pennant Grit of that district." Эта работа представила точку зрения Логана, что слой глины под месторождением был в древности почвой, где росли растения, из которых сформировался уголь.
Его способности в геологии были замечены, и в 1842 году Логана попросили основать Геологическую службу Канады. В 1855 году нанял Роберта Барлоу главным чертёжником службы. Работал на посту директора до 1869 года. За это время он описал Лаврентийские скалы в Лаврентийских горах в Канаде и горы Адирондак в штате Нью-Йорк.
Открыл линию Логана, разграничивающую сильно складчатые горы Аппалачи и плоские осадочные горные породы, сформировавшиеся в Палеозое, которые лежат внутри них.
