1932年，劉易斯到英國倫敦經濟學院學習經濟學，1937年獲經濟學學士學位，1940年獲經濟學博士學位並留校任教直至1948年。這是劉易斯學術生涯的第一時期，主要研究一般經濟學問題，涉及工業組織及一般經濟學問題。這一時期的研究爲他以後對經濟發展問題的探討打下了堅實的基礎。
同時，由於他是黑人，受到過種種不公正的待遇，所以具有反帝國主義的思想，關心與同情貧窮國家的人民。在政治上他傾向於對英國殖民政策持批評態度的費邊社和工黨。劉易斯從來就不是一個推崇自由放任政策的經濟學家，他的《經濟計劃原理》是爲費邊社撰寫，以解決混合經濟的問題的。這種態度影響了他一生的研究與工作。
1948年，劉易斯到曼徹斯特大學擔任斯坦利·傑文斯政治經濟學講座教授。1943年，劉易斯曾被英國政府任命爲英國殖民地經濟顧問委員會的負責人，對英國殖民地的經濟問題進行過深入研究。這正是他經濟發展研究的開始。到曼徹斯特大學以後，他的研究就集中於經濟發展問題。他的工作既有理論研究又有實際工作。
在理論方面，劉易斯最重要的研究成果是1954年發表於《曼徹斯特學報》的《勞動無限供給條件下的經濟發展》。這篇文章提出了用以解釋發展中國家經濟問題的著名的“二元”模式，這個“二元”模式在經濟學界引起廣泛爭論，也是他獲得諾貝爾經濟學獎的主要原因。1955年他出版了《經濟增長理論》一書，對經濟發展的相關問題進行了廣泛而深入的分析，至今仍被認爲是“第一部簡明扼要地論述了經濟發展問題的鉅著”。劉易斯還寫了許多總結各國經濟發展中經驗與教訓的著作與論文。
在實踐方面，他擔任了各種職務，爲發展中國家的經濟發展出謀劃策，比較重要的有1951年任聯合國總部不發達國家專家小組成員，1957～1959年任加納共和國總理經濟顧問，1959～1960年任聯合國特別基金的代理人，1959～1963年任西印度大學第一副校長，1970～1973年任加勒比地區開發銀行第一總裁。由於這些貢獻，劉易斯在1963年被英國女王晉封爲勳爵。
1963年，劉易斯應邀到美國普林斯頓大學任教。從1968年起他在該校公共和國際事務的伍德羅·威爾遜學院擔任詹姆斯·麥迪遜政治經濟學講座教授，併兼任協調發達國家與發展中國家關係的聯合國皮爾遜委員會成員。這一時期，他主要研究國際經濟關係，重點是發展中國家與發達國家國際經濟關係的歷史演變。
1986年，劉易斯從普林斯頓大學退休，住在巴巴多斯島上，住所就在西印度大學的科維·希爾校園附近。在這裏他繼續從事經濟發展問題的研究，併爲各國提供發展指導。1991年，劉易斯在他的住所去世。
