Wilhelm Fahlbusch trat nach Abschluss der Schule als Offiziersanwärter in die Luftwaffe ein. Am 1. Juli 1937 wurde er zum Leutnant befördert und gehörte der I./Flak-Regiment 7 an. 1939, vor Beginn des Zweiten Weltkriegs wurde er als Zugführer zu einer schweren 8,8-cm-Batterie des Flak-Regiments 36 versetzt. Nach Ende des Überfalls auf Polen wurde das Regiment an die Mosel verlegt. Es nahm von dort aus am Westfeldzug gegen Frankreich teil. Als Oberleutnant übernahm er die Führung der 8./Flakregiment 11 (motorisiert). Bei der Schlacht um Kiew wehrte Fahlbuschs Einheit mehrere sowjetische Panzerangriffe ab. Dafür wurde Fahlbusch am 31. Dezember 1941 mit dem Ritterkreuz des Eisernen Kreuzes ausgezeichnet. Später kam er als Hauptmann zur Kriegsakademie. Von dort wurde er zum Generalstab versetzt, wo er am 1. Mai 1944 seine Beförderung zum Major erhielt. Bei Kriegsende geriet Fahlbusch in Kriegsgefangenschaft, aus der er am 3. April 1945 entlassen wurde.