Foi a quinta medalha em cinco Jogos Olímpicos para Daley, de 30 anos, que ganhou o ouro com Matty Lee na mesma prova nos Jogos de Tóquio, adiados pela pandemia, há três anos.
Lian e Yang, que venceram os últimos três campeonatos do mundo, estabeleceram o seu domínio logo no primeiro mergulho e nunca mais pareciam querer desistir da liderança.
A dupla chinesa terminou com uma pontuação de 490,35, à frente de Daley e Williams, com 463,44, e dos canadianos Rylan Wiens e Nathan Zsombor-Murray, com 422,13.
Daley e Williams estiveram numa batalha pelo segundo lugar com o par canadiano, mas afastaram-se na segunda metade da competição.
Daley estreou-se nos Jogos Olímpicos com 14 anos, nos Jogos de Pequim em 2008.
Prestou homenagem ao seu falecido pai Rob, que morreu de cancro em 2011, depois de ganhar o ouro em Tóquio.
Foi um dos porta-bandeiras da Grã-Bretanha nos Jogos de Paris, juntamente com a remadora Helen Glover.
"Entusiasmados, destemidos, na lua por ambos. Tem havido muita coisa a acontecer nos bastidores. Conseguir uma medalha de prata é absolutamente brilhante. A China era simplesmente demasiado boa. Aguentámos, mas foi brilhante", afirmou a treinadora de longa data de Daley, Jane Figueiredo, à BBC.