Han var sønn nr. to av keiserlig russisk generalfeltmarskalk Georg Ludwig av Slesvig-Holsten-Gottorp og Sophie Charlotte av Slesvig-Holsten-Sønderborg-Beck. Foreldrene døde i 1763, og formynderskapet til Wilhelm August- og hans yngre bror Peter (1755–1829) ble overlatt til onkelen fyrstbiskop Frederik August og til brødrenes kusine Katarina II av Russland.