威廉·腓特烈·路德維格生於普魯士首都柏林。他是普魯士國王威廉三世的次子。威廉從小便受到了普魯士軍國主義思想的薰陶，和平民百姓的子女一起接受嚴格的軍事訓練，學會了騎馬、射擊和戰術技巧。1807年，他年僅十幾歲便參軍入伍。1810年，母后路易莎因病早逝，從此小威廉便以軍營為家。他性格倔強，勇猛好鬥，在軍中以普通一兵的身份眼役，從不擺王子的架子。1814年他獲得上尉軍銜。在反對拿破崙入侵的戰爭中，他身先士卒，奮勇殺敵，因功勳卓著而受到上級嘉獎。1825年他獲中將軍銜，任普魯士近衛軍團司令。1829年，他與薩克森一魏瑪的奧古斯塔公主結婚。
1840年，威廉三世病故，長子威廉四世繼任普魯士國王。但威廉四世體弱多病，又無子女，難以理政，便封弟弟威廉為普魯士親王(即指定的王位繼承人)，代他處理政務。威廉攝政後，遇到的第一個挑戰就是1848年爆發的席捲整個歐洲的大革命。在法國「二月革命」的影響下，德國也發生了「三月革命」。柏林市民上街舉行了聲勢浩大的示威遊行，反對封建專制統治。在革命面前，威廉充分施展了他的政治手腕和軍事才幹，妄圖把革命打下去。3月9 13，他被任命為萊茵一威斯特法裡亞軍事總督和特別軍事全權代表。他在柏林近衛軍兵營裡發表了煽動性演說，唆使軍隊連續三天向革命群眾開槍射擊，打死打傷100多人，迫使憤怒的市民於3月18日舉行武裝起義。以工人為主力的起義者包圍了王宮，國王及大臣們驚慌失措。這時威廉挺身而出，下令軍隊向群眾開槍，使許多起義者倒在血泊中。起義者紛紛拿起武器，築起街壘，同政府軍展開激戰。經14小時浴血搏鬥，起義者付出傷亡1400人的代價，終於打敗了擁有74門大炮的1．4萬名政府軍隊，許多士兵紛紛倒戈投向起義者。3月19日，威廉四世不得不向人民屈膝求和，宣布政府軍撤出柏林。他還和王后裝模作樣地向100多名死難烈士脫帽鞠躬致哀。威廉一看大勢不妙，換上一身郵差的制服，化裝逃到英國倫敦避難。
三月革命勝利了，但由於無產階級當時還不成熟，被資產階級篡奪了革命領導權，組成了以康普豪森和漢塞曼為首的內閣。德國資產階級害怕革命威脅到自身利益，不惜出賣曾與之並肩戰鬥的無產階級，企圖與封建勢力妥協，通過實行君主立憲制來維護自己的政治、經濟利益。6月8日，康普豪森內閣又把威廉「請」回了柏林，還謊稱他在英國「完成了外交使命」，由他籌建這個君主寺憲國並擔任首腦，而資產階級則甘願充當「掩護這個王朝的擋箭牌」。但威廉並不領情，他回來後立刻充當了反革命陣營的首腦，暗裡調兵遣將，妄圖將革命鎮壓下去。他對軍官們說：「我只信賴你們。」他在議會演說時竟高呼「國王和祖國萬歲!」的VI號。但威廉很有心機，在表面上表示擁護新政府。資產階級為他的表面現象所迷惑，遂放鬆了警惕，而忙於在法蘭克福議會討論新的憲法草案。經過半年多的高談闊論，終於制定了一部《帝國憲法》，規定實行君主立憲制，由威廉四世任德意志帝國皇帝。議會還派人給威廉四世送去了皇冠。但威廉四世此時已做好了軍事鎮壓革命的準備，膽壯氣粗，對皇冠和憲法不屑一顧。為挽救革命，南德的資產階級被迫掀起「護憲運動」。威廉這時凶相畢露，親率6萬軍隊前去鎮壓，屠殺了許多革命者，並將28名起義領袖處死。威廉以暴力撲滅了護憲運動，並用刺刀把各邦的君主扶上臺。威廉因鎮壓革命有功而被人們稱為「炮彈親王」。
1854年，普魯士國王威廉四世因患精神病，無法理政。按說威廉可以代替其兄攝政。但是貴族中的保守派卻百般阻撓，遲遲不宣布國王患病的消息。直到國王不能理政時，還拖了一年才讓他攝政。1858年10月，威廉上臺執政，撤換了保守派內閣，任命自由派組閣，並把統一德國作為他的戰略目標。他認識到：要想以普魯士為主統一德國，一定會遇到眾多敵人。不但德國內部的奧地利和各封建邦國反對，而且國際上的法國、俄國等大國也會極力阻撓。要實現他的戰略目標，必須有強大的武力作後盾。於是他把執政的重點放在軍事改革上，把建立一支強大的軍隊作為他畢生追求的事業。他相信：強大的軍隊是王權惟一可靠的保護者，可以有效地防止革命，而且還是統一德國的強有力的工具。他說：「普魯士軍隊必須是強大的，有權威的，為的是必要時在天平上放上一個重要的政治砝碼。」為取得資產階級的財政支持，威廉又耍手腕。他裝出自由主義的姿態，任命資產階級化的貴族奧斯瓦爾德一施韋林組成內閣，還吸收了一些資產階級分子入閣。在1858年議會選舉中，自由派取得了議會的多數。資產階級便認為這是自由派的「新紀元」，開始支持威廉的政策。
1860年威廉委派反動的陸軍大臣羅恩伯爵負責軍事改革，任命自己的副官毛奇為參謀總長。羅恩提出了改革計劃，計劃規定：將正規軍從14萬增至21．7萬人，服役期從2年延長至3年；取消國民後備軍；每年徵兵人數從4萬增至6．3萬；用新式武器更新部隊的全部裝備；建立動員體制；擴大軍官團；加強軍隊的軍事訓練，等等。
資產階級擔心削弱自己在軍隊中的影響，擔心軍隊變成容克貴族控制下的工具，因此議會拒絕撥款。但威廉堅持羅恩的軍隊改革計劃，他不顧議會反對，在不經議會批准的情況下支付軍隊費用，並下令解散眾議院，組成由封建官僚組成的新內閣。但新選出的議會中自由派和民主派的代表更多了。議會對威廉一世進行了猛烈攻擊，並在1862年9月再次否決了軍事改革計劃和軍費預算。宮廷一片混亂，威廉一世堅持己見，宣稱他寧肯不要王位，也不向議會妥協，要把軍事改革進行到底。他甚至把退位詔書都寫好了。為了解決危機，防止發生革命，迫切需要一個鐵腕人物實行統治。羅恩向威廉一世推薦他的密友、駐法大使俾斯麥。威廉一世便急召回俾斯麥。兩人在宮中談了兩個多小時，十分投機。威廉一世對俾斯麥堅強的意志、充沛的幹勁和敏銳的思維留下深刻印象，便把他退位的備忘錄撕得粉碎，起用俾斯麥擔任宰相，授予他行政大權。
俾斯麥是個有遠見、有決心和手腕的政治家，他沒有辜負威廉一世的期望，根本不理睬議會的反對，甚至撇開議會，將威廉一世的軍事改革計劃堅決付諸實行，使普魯士建立起一支歐洲第一流的軍隊。這支軍隊不受議會控制，而是服從國王權威，成為國王的獨佔工具，為統一德國奠定了甚礎。
威廉一世是個虔誠的基督教徒。他把生命、苦樂、行為、決定都歸之於「上帝的安排和啟示」。他頭腦清醒，注重實際，用人不疑。他起用俾斯麥後，看出了俾斯麥的非凡才幹，便信任他，放手讓他幹，從不幹涉他的行動。俾斯麥一上臺，便於1862年9月30日在議會中提出了「鐵血政策」，他決心用暴力來統一德國。他先後運用計謀，通過三次戰爭，分別打敗了丹麥、奧地利和法國這三個阻止德國統一的障礙。1871年1月18日．威廉一世在法國凡爾賽宮的鏡廳舉行盛典，加冕為德意志帝國皇帝。德國統一大業大功告成，千年的分裂局面結束了。
威廉一世當上德國皇帝後，可謂春風得意。他雖仍重用俾斯麥，但在有的問題上開始有了分歧。他對「文化鬥爭」不滿，皇后也對俾斯麥有所批評。俾斯麥一氣之下，寫了多份辭呈，但威廉一世看中其才幹，繼續重用他。1877年他親筆在俾斯麥的辭呈上批示「永不同意」。威廉一世的政策還引起政敵的反對。1878年5月1 1日，他乘敞篷汽車在柏林大街的菩提樹下兜風時，有一位流氓無產者、五金工人赫德爾向他行刺，幸運的是槍打歪了。20天後，又一位叫諾比林的經濟學博士向他行刺，使他身負重傷。他雖命大不死，但傷了元氣。為此他頒布了反動的「非常法」鎮壓國內的工人運動。1888年3月9日，威廉一世患肺炎去世，終年95歲。
威廉一世生活的近一個世紀，是德國歷史上天翻地覆的時代。他領導德國實現了統一，成為歐洲強國，因此他在德國史冊上佔有特殊的重要地位。