Родился 24.08.1772. Старший сын Вильгельма V, статхаудера Нидерландов и его супруги наследной принцессы Пруссии Вильгельмины. Она дала сыну начальное образование. В конце 1780-х принц Оранский прослушал лекции в Кародинуме и в Лейдене, много путешествовал по Германии. Уже в 18 лет юный Виллем был членом Государственного совета и губернатором города Бреда.

В 1791 Виллем, продолжив традицию брачных союзов своих предков, венчался со своей кузиной Вильгельминой-Фредерикой, дочерью короля Пруссии Фридриха-Вильгельма II и его супруги Фредерики Луизы Гессен-Дармштадтской.

В Европе насалась война, и кронпринц Виллем в 1793 храбро сражался против французов на стороне коалиции. Но, несмотря на яростное сопротивление уже в 1795 Нидерланды были завоеваны армией Пишегрю. Этому поспособствовала морозная зима и восстание республиканцев-бунтовщиков. Семья Вильгельма V была вынуждена бежать в союзную Англию.

В 1802 Вильгельм V отказался в пользу Виллема от назначенного ему имперским сеймом вознаграждения в Германии. После смерти отца в 1806 Виллем вступил в управление и нассаускими наследственными землями (Нассау-Диц). Он не хотел мириться со сложившейся ситуацией и желал вернуть власть над страной своей семье.

В войну 1806 года Виллем служил в прусской армии и был взят в плен французами. Наполеон I объявил его лишённым принадлежавших ему земель. В войну 1809 года Виллем поступил добровольцем в армию австрийского эрцгерцога Карла и участвовал в сражении при Ваграме (5-6.07.1809).

После Битвы народов при Лейпциге (16-19.10.1813) он отправился в Англию и затем высадился в Схевенингене, приветствуемый народом и временным правительством. 1.12.1813 официально была объявлена независимость Голландии. Свои немецкие наследственные земли Виллем принял во владение ещё раньше.

Венский конгресс постановил соединить Бельгию с Нидерландами в одно независимое королевство Нидерландов. Инициатором объединения выступила Англия, которая была заинтересована в создании сильного государства, способного противостоять враждебной Франции. 16.03.1815 Виллем был провозглашён в Гааге королём Нидерландов и великим герцогом Люксембургским, под именем Виллема I. Свои наследственные земли в Германии он вынужден был уступить Пруссии и Нассау.

Как глава государства Виллем I желал себе безграничной власти. Он не терпел на высоких должностях сильных и самодостаточных людей, поэтому вместо них к власти пришли простые исполнители воли его величества. Совсем скоро деспотичный характер Виллема I, повышение налогов, признание голландского как государственного языка и различия в верованиях страны возмутили бельгийцев – произошел раскол Нидерландов.

Во время восстания 1830 года Виллем I пытался обуздать взбунтовавшихся бельгийцев оружием. Первоначально ему это удавалось; 31 июля и 22 августа войска короля одерживали победы над противником. Однако некоторые державы вступились за Бельгию, и 22.05.1833 была провозглашена ее независимость. Виллем упорно противился признанию независимости Бельгии, но наконец в 1839 был вынужден подчиниться решению великих держав.

В 1837 похоронив жену, король Нидерландов увлекся графиней Генриеттой д’Ультремон, которая при рождении была католичкой и бельгийкой. Эти два факта были решающими и придворные не желали признавать в избраннице Виллема I свою будущую королеву.

Громадный государственный долг, возникший из-за упорной политики Виллема I, вызвал непопулярность короля. При таких обстоятельствах он счёл за лучшее передать 7.10.1840 корону своему старшему сыну Виллему II. Приняв титул графа Нассауского, он уехал в Берлин, где женился на графине д’Утремон, с которой жил в польских и германских владениях. Он умер 30.11.1843.

Виллем провёл половину своей жизни в борьбе за трон; храбро сражался с Наполеоном, заручился поддержкой великих держав. Виллем I любил власть и упивался ею, он требовал, чтобы все его приказания исполнялись безотлагательно — все это характеризует его как деспотичного, себялюбивого короля, не желающего видеть вокруг себя людей, способных перечить его величеству. Растопить злобу смогла женщина, ради которой он отказался от трона. Именно это обстоятельство — способность самозабвенно любить, привлекает в Виллеме I гораздо больше, чем все его регалии и достижения.