JR Models maquette voiture HMC2024WBM William Byron Winning Hendrick 40th Anniversary Scheme 1/24

Depuis la saison 2018, il participe au programme complet du championnat de la NASCAR Cup Series au volant de la voiture n^o 24 de marque Chevrolet Camaro ZL1 au sein de l'écurie Hendrick Motorsports.

Auparavant, il remporte le championnat 2015 de la NASCAR K&N Pro Series East (en) et le trophée 2016 du Sunoco Rookie of the Year (meilleur débutant de la saison) en NASCAR Camping World Truck Series.

L'année suivante, il remporte le titre 2017 de la NASCAR Xfinity Series, lors de son unique saison dans cette catégorie alors qu'il est au volant de la Chevrolet n^o 9 de l'écurie JR Motorsports. Il se voit à nouveau décerné au terme de cette saison le trophée du Sunoco Rookie of the Year.

Il décroche la pole position du Daytona 500 en 2019 sans toutefois remporter la course de Cup Series. En fin de saison il remporte le trophée 2018 Sunoco Rookie of the Year award².

Le 19 février 2024, il commence la saison 2024 de Cup Series en remportant le Daytona 500.