Nach dem Jura- und Volkswirtschaftsstudium, u. a. in Berlin, promovierte er 1910. Von 1911 bis 1925 arbeitete er als Rechtsanwalt und Notar in Halle. Im Ersten Weltkrieg kriegsfreiwilliger Offizier, wurde er im November 1918 in den Soldatenrat bei der Obersten Heeresleitung gewählt. Als Mitglied der Deutschen Demokratischen Partei war er 1919-1933 Mitglied des Preußischen Landtages und u. a. Geschäftsführer und Vorsitzender seiner dortigen Fraktion. 1927 erhielt er die Ehrendoktorwürde der Wirtschaftshochschule Berlin. 1925-1933 wirkte Schreiber als preußischer Minister für Handel und Gewerbe. Erst 1934 bekam er wieder eine Zulassung als Rechtsanwalt und Notar. Über Julius Leber hatte er Verbindung zum antifaschistischen Widerstand. Nach 1945 gehörte er zu den Begründern der CDU in der sowjetischen Besatzungszone, wurde stellvertretender Vorsitzender und 1947 Vorsitzender des Berliner Landesverbandes. Ab Oktober 1946 war er Mitglied der Stadtverordnetenversammlung - bis 1948 als stellvertretender Stadtverordnetenvorsteher - bzw. des Abgeordnetenhauses. Seit 1951 Bürgermeister von Berlin, wirkte er als Nachfolger von Ernst Reuter vom 22.10.1953 bis 11.1.1955 als Regierender Bürgermeister. Walther Schreiber erhielt ein Ehrengrab auf dem Landeseigenen Waldfriedhof Dahlem.