Vilhelm var sønn av Vilhelm av Nassau og Juliana zu Stolberg. Hans fetter, Renatus (René) av Nassau, fyrste av Oranien, døde den 18. juli 1544 under et felttog i Champagne. Allerede før slaget hadde René, som var uten mannlige arvinger, bestemt Vilhelm av Nassau-Dillenburg som arvtaker. Arven omfattet fyrstedømmet Oranien, nesten en firedel av Brabant, og dessuten Franche-Comté, Dauphiné og grevskapet Charolais , og dermed ble Vilhelm en av de nederlandske høyadelige med mest land og gods.