เจ้าชายวิลเลม อเล็กซานเดอร์ทรงประสูติในวันที่ 22 เมษายน พ.ศ. 2395 ณ พระราชวังบรีบริช,วีสบาเดิน โดยเป็นพระราชโอรสพระองค์โตในดยุกอดอลฟ์แห่งนัสเซากับพระมเหสีพระองค์ที่สอง เจ้าหญิงอเดลเฮด-มารีแห่งอันฮัลท์-เดสซู

ตั้งแต่ประสูติพระองค์ทรงได้เป็นรัชทายาทแห่งนัสเซา พระราชบิดาของพระองค์ทรงสนับสนุนจักรวรรดิออสเตรียในสงครามออสเตรีย-ปรัสเซียปีพ.ศ. 2406 หลังจากจักรวรรดิออสเตรียพ่ายแพ้ในสงคราม นัสเซาได้ถูกผนวกเข้ากับราชอาณาจักรปรัสเซียและทำให้พระราชบิดาสูญเสียราชบัลลังก์ในวันที่ 20 กันยายน พ.ศ. 2409