Guglielmo fu allevato nella fede protestante e studiò ad Heidelberg e Sedan. Dopo la morte del fratello maggiore Adolfo, nel 1608, passò al secondo posto nella linea di successione. Di conseguenza, alla morte del padre, nel 1623, ereditò il castello di Ginsburg, Hilchenbach e altre località, diventando il fondatore e unico rappresentante della linea di Nassau-Siegen a Hilchenbach. Guglielmo visse dapprima a Ginsburg e successivamente, dal 1623, a Hilchenbach; la locale torre dell'acqua fu battezzata con il suo nome, Wilhelmsburg.
Come molti altri membri della sua famiglia, fu coinvolto nella Rivolta dei pezzenti, nonché nella Guerra di Gradisca (1617) contro gli Asburgo e la Spagna cattolica, ottenendo il titolo di Maresciallo. Si distinse in particolare nelle campagne del 1629 e 1632 e divenne governatore di Heusden e Sluis. Durante un tentato attacco ad Anversa, subì una disastrosa sconfitta nella Battaglia di Kallo (1638), nella quale perse il suo unico figlio maschio, il diciassettene Maurizio. All'assedio di Gennep, nel 1641, riportò una seria ferita all'addome in conseguenza della quale morì un anno dopo. Fu seppellito a Heusden.