Arcyksiążę Wilhelm urodził się 21 kwietnia 1827 roku w Wiedniu. Był synem arcyksięcia Karola Ludwika Habsburga i Henrietty von Nassau-Weilburg. Od wczesnej młodości interesował się wojskiem, zwłaszcza artylerią. 29 kwietnia 1847 awansował na generała majora. Uczestniczył w wielu bitwach m.in: pod Solferino (1859) i pod Sadową (1866). W 1860 roku został dowódcą artylerii polowej armii królestwa lombardzko-weneckiego, a w 1862 roku komendantem oddziałów zgrupowania Mainz. 7 marca 1853 został mianowany na stopień marszałka polnego porucznika, a 4 stycznia 1867 na stopień zbrojmistrza polnego. W 1866 był przewodniczącym konferencji szefów sekcji Naczelnej Komendy Armii (niem. "vorsitzender bei den conferenzen der sections chefs"). W latach 1867–1894 był generalnym inspektorem artylerii.