Wilhelm Dahlgren studerade vid Karlstads högre elementarläroverk 1868-1875, vid mekaniska avdelningen vid teknologiska institutet 1876-1880, från 1877 tekniska högskolan i Stockholm (KTH). Han var anställd som ritare hos Johan Erik Cederblom 1880-83 och hade egen konstruktionsbyrå, för värme- och ventilationssystem från 1883, "Wilhelm Dahlgrens ingenjörskontor" vilken hade lokaler på Strömsborg i Stockholm (kontoret övertogs 1932 av C.A.A Hammarwall).
Dahlgren var en av stiftarna av Svenska värmetekniska föreningen 1909, och senare dess ordförande. I dess Tidskrift för värme-, ventilations- och sanitetsteknik, VVS, publicerade han flera artiklar. Mest uppmärksamhet intar hans 1922 med Ingenjörsvetenskapsakademiens mindre guldmedalj belönade undersökning Temperaturkurvor för olika orter i Sverige och deras värmetekniska betydelse. En av sina största anläggningar, Stockholms stadshus uppvärmning och ventilation, har han skildrat i minnesskriften över detta bygge (1923).