Rebé les primeres lliçons musicals del seu pare, que era membre del cor de l’abadia de Westminster, i del seu avi T. Attwood, deixeble de W.A. Mozart. Posteriorment estudià amb T. Miller i M. Mason. Ingressà a Cambridge, on feu estudis de matemàtiques i literatura i fou assistent del professor de música de la universitat, J. Clarke-Whitfeld. Romangué en aquest centre fins a completar el doctorat de la seva carrera acadèmica. El 1836 en fou nomenat professor de música, i amb la seva docència elevà el nivell de l’ensenyament musical fins a un lloc mai assolit per la institució. Redescobrí la figura de J.S. Bach i atragué nombrosos alumnes. Exercí també d’organista al Trinity College. La seva plaça a Cambridge implicava, entre altres tasques, la direcció dels cors del Trinity College i el Saint John’s College, que convertí en els millors grups corals anglesos del seu temps. Com a compositor, emprà un llenguatge deutor de l’estil clàssic i escriví sobretot música religiosa. Walmisley, juntament amb S. Wesley, elevà el nivell de la música litúrgica anglicana. És autor així mateix d’unes quantes obres orquestrals.