弗裡德裡希·威廉姆·赫歇爾是德國人，後來在天文學史上以其英國化的名字威廉·赫歇爾和「著名英國天文學家」的頭銜聞名於世。他的祖先在德國大都從事園藝、釀酒等手工業，他的父親於1731年舉家遷往一個名叫漢諾瓦的小鎮，他父親在這裡加入了禁衛軍樂團服役，當一名樂師，他還會吹奏雙簧管。
1738年11月15日威廉·赫歇爾在漢諾瓦出生了，當時漢諾瓦是英王喬治二世的屬地。老赫歇爾生了6個子女，威廉·赫歇爾排行第三，他的上面還有大姐蘇·赫歇爾和長兄雅可布·赫歇爾，下面有二弟亞歷山大·赫歇爾、三弟迪特裡希·赫歇爾和妹妹卡羅琳·赫歇爾。 赫歇爾從小就喜歡音樂，並很早就顯露出這方面的天賦，他4歲時就跟從父親學習拉小提琴，後來學習吹奏雙簧管，並很快成為一名出色的雙簧管演奏者。由於家境遇到困難，他16歲時離開了學校，與父親一樣加入了禁衛軍樂團，在那裡擔任小提琴和雙簧管演奏員。
1756年，英國和法國之間爆發了歷史上的「七年戰爭」，德國也捲入其中；第二年，法國佔領了漢諾瓦。赫歇爾不堪忍受戰爭之苦，於是他作 為一個逃亡者渡海偷偷跑到英國的倫敦。他的音樂天才使他在英國獲得了成功，隨著在英國知名度的擴大，他的地位也不斷提升，先後擔任過音樂教師、演奏師，並成為有一定知名度的作曲家。他的生活開始有了好轉大約是在1760年，主要是他的音樂才華受到了倫敦達林頓勳爵的賞識，經他推薦，赫歇爾受聘於達勒姆郡軍樂團。l766年，他被任命為巴思時髦的八角教堂的風琴手。
由於有了穩定的收入，赫歇爾熬過了生活中最困難的時期，不再終日為生計而奔波了。 赫歇爾在演出和作曲之外，有了一此閒暇的時間，赫歇爾努力學習英文、義大利文拉丁文，同時廣泛閱讀牛頓、菜布尼茨等科學家的自然哲學、數學、物理學著作。1772年，赫歇爾作為訪問者回到了漢諾瓦，當時他父親已經去世，他說服了母親把妹妹卡羅琳·赫歇爾帶到英國幫他操持生活。青年赫歇爾愛好廣泛。由於他對音樂理論的探討涉獵了數學，進而又接觸了光學。據說他父親不僅精通樂理，而且是一名天文愛好者，赫歇爾曾在父親的指下，對天文知識有著濃厚的興趣。
在父親的引導下，赫歇爾對夜空中的許多星座都非常熟悉。赫歇爾具有強烈的求知慾，這促使他從樂器演奏轉入對音樂理論的研究。為了研究樂理，他開始鑽研劍橋的羅伯特—史密斯的《注音》。結果他意外地從該書提供的線索中，買到了史密斯撰寫的兩卷本的經典著作《光學》，這是一部能夠在理論和實踐上製作望遠鏡和顯微鏡的引導性光學著作，其中一章名為「望遠鏡對恆星的發現」，這些內容引起了赫歇爾從事觀測和研究天體的強烈願望和雄心。