1965 में सुनीता विलयम्स का जन्म दीपक पांड्या और उर्सुलाइन बोनी की सबसे छोटी बेटी के रूप में हुआ था। उनके पिता दीपक पांड्या 1958 में अहमदाबाद से अमेरिका जाकर बस गए थे।
सुनीता विलियम्स का पैतृक परिवार भारत के गुजरात के मेहसाणा जिले से है, जबकि उनका मां का परिवार स्लोवेनियाई वंश का है। वे तीन भाई बहन भी हैं। बड़ा भाई थॉमस और बड़ी बहन दीना अन्नाद।
सुनीता ने नीधम हाई स्कूल से पढ़ाई की। फिर यूनाइटेड स्टेट्स नेवल अकादमी से ग्रेजुएशन किया। फ्लोरिडा इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी से इंजीनियरिंग मैनेजमेंट में मास्टर डिग्री ली।
सुनीता विलियम्स को 30 तरह के लड़ाकू विमानों पर 3000 से ज्यादा घंटों की उड़ान का एक्सपीरिएंस है। 59 साल की सुनीता विलियम्स अबतक तीन बार अंतरिक्ष की यात्रा कर चुकी हैं।
सुनीता विलियम्स 3 बार अंतरिक्ष यात्रा कर चुकी हैं। सबसे पहले 2006 में, दूसरी बार 2012 में और तीसरी बार 2024 में। अभी भी वह नासा के स्पेस मिशन पर अंतरिक्ष स्टेशन में ही हैं।
हालांकि सुनीता विलियम्स को अबतक वापस लौट जाना था लेकिन स्टारलाइनर के हीलियम लीक के कारण वापसी में देरी हो रही है। उनकी वापसी की तैयारियों में नासा जुटा हुआ है। वह जल्द ही लौटेंगी।
सुनीता ने पहले दो मिशन के दौरान अंतरिक्ष में कुल 322 दिन बिताये हैं। 2006 में सुनीता ने अंतरिक्ष में 195 दिन और 2012 में 127 दिन बिताए थे। तीसरे मिशन में उन्हें 20 दिन हो चुके हैं।
पहली अंतरिक्ष यात्रा 2006 में सुनीता विलियम्स ने 4 स्पेस वॉक किये। 2012 में सुनीता ने तीन बार स्पेस वॉक किये थे। स्पेस वॉक के दौरान अंतरिक्ष यात्री स्पेस स्टेशन से बाहर आते हैं।
सुनीता विलियम्स ने माइकल विलियम्स से शादी की है। माइकल टेक्सास में पुलिस अफसर थे। सुनीता अंतरिक्ष की यात्रा करने वाली भारतीय मूल की दूसरी महिला हैं।