Le , lors de la draft 2015 de la NBA, automatiquement éligible, il n'est pas sélectionné. Il participe à la NBA Summer League 2015 d'Orlando avec les Hornets de Charlotte (trois matches) et à celle de Las Vegas avec les Rockets de Houston (quatre matches). Avec les Rockets à Las Vegas, il a des moyennes de 20,50 points, 11,75 rebonds, 2,00 passes décisives et 1,00 interception en 27,8 minutes par match. Il est nommé dans la All-NBA Summer League Second Team.
Le , Williams fait ses débuts professionnels en Chine, où il signe un contrat d'un an chez les Qingdao Eagles de Qingdao dans la Chinese Basketball Association. Durant la saison 2015-2016, il dispute 35 des 38 matches de l'équipe mais les Eagles manque les playoffs avec un bilan de 16 victoires et 22 défaites. Après 35 matches, il a des moyennes de 20,8 points, 15,4 rebonds (la meilleure moyenne de la ligue), 2,1 passes décisives, 1,3 interception et 1,6 contre par match.
Le , il signe un contrat de dix jours avec les Suns de Phoenix en NBA[1]. Il fait ses débuts en NBA le lors de la défaite 103 à 69 chez le Jazz de l'Utah où il marque un point et intercepte un ballon en deux minutes de jeu. Le lendemain, il signe un contrat de plusieurs années avec les Suns, garanti jusqu'à la fin de la saison 2015-2016[2],[3]. Le , il établit son record en carrière de rebonds sur un match avec sept prises lors de la victoire 121 à 100 contre les Pelicans de La Nouvelle-Orléans. Lors du dernier match de la saison des Suns, le , Williams réalise son premier double-double en NBA en battant ses records de points avec 14 et des rebonds avec 12, auxquels il ajoute trois contres lors de la victoire 114 à 105 contre les Clippers de Los Angeles.
En , il participe à la NBA Summer League 2016 de Las Vegas avec les Suns de Phoenix. En six matches, il a des moyennes de 11,83 points, 11,17 rebonds, 1,17 passe décisive et 1,17 interception en 25,8 minutes par match[4]. Il est le seul joueur du tournoi à terminer avec un double-double de moyenne. Il est nommé dans la All-NBA Summer League First Team.
Le , son contrat avec les Suns est totalement garanti pour la saison 2016-2017, il gagne 874 636 $ sur la saison[5].