2 сентября 1690 года Иоганн Вильгельм наследует отцовский трон курфюрста. Правление над Юлихом и Бергом отец ему передал ещё на десятилетие ранее.
Так как в результате войны за Пфальцское наследство его столица Гейдельберг была разрушена, резиденцией Иоганна Вильгельма стал Дюссельдорфский замок (Дюссельдорф был центром герцогства Берг). Будучи привыкшим жить расточительно, молодой курфюрст за 300 000 гульденов заложил принадлежавший ему Вюрцбург. После окончания в 1697 году войны за Пфальцское наследство Иоганн Вильгельм добился возвращения ему занятых французскими войсками пфальцских территорий.
В течение войны за Испанское наследство он также сумел вернуть некоторые прежние территории Курпфальца — Верхний Пфальц и графство Кам (вновь входили в состав курфюршества в 1707—1714 годы).
Ревностный католик, Иоганн Вильгельм был малопопулярен в Пфальце, где проживало много протестантов, и предпочитал проводить время в своих северных владениях, в Юлихе и Берге (особенно в Дюссельдорфе). Здесь он строит великолепные дворцы Бенсберг и Шветцинген, а также затевает перестройку дюссельдорфской резиденции.
Иоганн Вильгельм поощрял искусства, он является основателем дюссельдорфской картинной галереи, для которой приобретал полотна П. П. Рубенса. Придворным художником курфюрста был Ян Франс ван Дувен. 29 сентября 1708 года курфюрст возобновил действие ордена Губерта.
Был похоронен в церкви Св. Андрея в Дюссельдорфе. После его смерти курфюрстом Пфальца стал его младший брат Карл Филипп.
На Рыночной площади в Дюссельдорфе с 1711 года стоит памятник курфюрсту Иоганну Вильгельму, сидящему на коне (работы Габриеля де Групелло). Согласно легенде, у скульптора при изготовлении этой конной статуи оказалось недостаточно материала для её изготовления, и чтобы её закончить, был послан в город мальчик, ученик литейщика, который ходил от дома к дому и собирал пожертвования в виде серебряных ложек у зажиточных дюссельдорфцев. В 1964 году этот памятник был изображён на почтовой марке ФРГ.
В 1914 году в Кёльне-Мюльгейме был установлен памятник Яну-Виллему работы скульптора Эдуарда Шмица.