จักรพรรดิวิลเฮ็ล์มที่ 1 พระราชสมภพเมื่อวันที่ 22 มีนาคม ค.ศ. 1797 ที่วังมกุฎราชกุมารในกรุงเบอร์ลิน ราชอาณาจักรปรัสเซีย เมื่อแรกประสูติทรงพระนามว่า วิลเฮ็ล์ม ฟรีดริช ลูทวิช แห่งปรัสเซีย (Wilhelm Friedrich Ludwig von Preußen) เป็นพระราชโอรสองค์ที่สองในมกุฎราชกุมารฟรีดริช วิลเฮ็ล์ม กับเจ้าหญิงลูอีเซอแห่งมัคเลิคบวร์ค-ชเตรลิทซ์ เมื่อพระอัยกาคือพระเจ้าฟรีดริช วิลเฮ็ล์มที่ 2 เสด็จสวรรคตในค.ศ. 1797 พระราชบิดาของพระองค์ก็ได้ขึ้นครองราชสมบัติต่อเป็นพระเจ้าฟรีดริช วิลเฮ็ล์มที่ 3 ในขณะที่เจ้าชายฟรีดริช วิลเฮ็ล์ม พระเชษฐาของพระองค์ก็ได้ขึ้นเป็นมกุฎราชกุมารต่อ

ในช่วงสงครามปลดแอกจากฝรั่งเศส พระองค์เข้ารับราชการทหารในกองทัพในปี ค.ศ. 1814 ขณะมีพระชนมายุ 17 พรรษา เช่นเดียวกับพระราชบิดาที่นำทัพต่อสู้ในศึกครั้งนี้ ความองอาจของพระราชบิดาเป็นที่กล่าวขวัญในหมู่ทหารและนั่นเป็นแรงบันดาลใจแก่พระองค์ ศึกครั้งนี้ทำให้พระองค์ติดภาพฝรั่งเศสในฐานะศัตรู[1] ต่อมาในปี ค.ศ. 1815 พระองค์อยู่ในกองพลของเก็พฮาร์ท ฟ็อน บลึชเชอร์ และเข้าร่วมในยุทธการที่ลิงนีกับยุทธการที่วอเตอร์ลู[1]

ในปี ค.ศ. 1829 พระองค์ได้อภิเษกสมรสกับเจ้าหญิงเอากุสทาแห่งซัคเซิน-ไวมาร์-ไอเซอนัค พระธิดาในคาร์ล ฟรีดริช แกรนด์ดยุกแห่งซัคเซิน-ไวมาร์-ไอเซอนัค การสมรสครั้งนั้นเป็นการสมรสทางการเมืองโดยที่ทั้งสองพระองค์ไม่ได้ยินดีมากนัก[2] ในปี ค.ศ. 1840 พระราชบิดาของพระองค์เสด็จสวรรคต ทำให้พระเชษฐาขึ้นครองราชย์ต่อเป็นพระเจ้าฟรีดริช วิลเฮ็ล์มที่ 4 และเนื่องจากพระเชษฐายังไม่มีพระราชบุตร ทำให้ตำแหน่งรัชทายาทลำดับที่หนึ่งตกเป็นของพระองค์และทรงได้พระอิสริยยศ "เจ้าชายแห่งปรัสเซีย" (Prinz von Preußen)

ในช่วงการปฏิวัติเยอรมัน ค.ศ. 1848 เจ้าชายวิลเฮ็ล์มนำกำลังทหารและปืนใหญ่ปราบผู้ก่อความไม่สงบในกรุงเบอร์ลินได้อย่างราบคาบตามคำสั่งของพระเชษฐา พระองค์ตกเป็นที่รังเกียจของประชาชนและถูกตั้งฉายาให้ว่า "เจ้าชายกระสุนปืน" (Kartätschenprinz) พระองค์ปลอมตัวเป็นพ่อค้าและหลบไปประทับในอังกฤษอย่างเงียบ ๆ ราวหนึ่งปี ก่อนที่จะเสด็จกลับมาช่วยปราบความไม่สงบในบาเดินซึ่งพระองค์เป็นมีตำแหน่งเป็นผู้บัญชาการกองพลอยู่ที่นั่น หลังความไม่สงบหมดไป ในเดือนตุลาคม ค.ศ. 1849 พระองค์ก็ได้รับแต่งตั้งเป็นข้าหลวงต่างพระองค์ประจำมณฑลไรน์ลันท์และมณฑลเว็สท์ฟาเลิน[1][2] และต่อมาในค.ศ. 1854 พระองค์ได้รับการเลื่อนยศขึ้นเป็นจอมพลและเป็นผู้ว่าการป้อมปราการไมน์[3]

ใน ค.ศ. 1857 พระเชษฐาประชวรด้วยโรคหลอดเลือดสมองและไม่สามารถทรงงานได้อีกตลอดพระชนม์ ทำให้พระองค์กลายเป็นผู้สำเร็จราชการ เมื่อพระเชษฐาเสด็จสวรรคตในวันที่ 2 มกราคม ค.ศ. 1861 โดยไร้พระราชบุตร ทำให้พระองค์ขึ้นสืบราชสมบัติต่อเป็นพระเจ้าวิลเฮ็ล์มที่ 1 แห่งปรัสเซียขณะมีพระชนมายุ 63 พรรษา