Виллем-Александр-Пауль-Фредерик Лодевейк родился 19.02.1817. Сын Виллема II и Анны Павловны, сестры императора Александра I. В 1834-1837 Виллем III посещал Лейденский университет. Между принцем и его отцом существовали разногласия, вследствие которых принц в течение кратковременного царствования Виллема II почти не принимал участия в государственных делах. Нидерландский народ радостно приветствовал вступившего в 1849 на престол молодого короля.

Виллем III считал долгом держаться в рамках конституции, которую скрепил своей присягой. Он позволил себе только один раз открытое противоречие с советниками короны — в 1853, когда вследствие введения католической епископской иерархии протестантская часть нидерландского населения почувствовала себя встревоженной. Когда в Амстердаме передана была королю массовая петиция протестантов, он заявил, что это народное движение ещё сильнее скрепляет узы, соединяющие Оранский дом с нидерландским народом. Вследствие такого заявления правительство Торбеке вышло в отставку, уступив место консервативному кабинету.

Во время празднования 300-летней годовщины начала войны за независимость Нидерландов, 1.04.1872 Виллем III публично прочёл то место из акта об освобождении от испанского владычества, в котором заявляется, что государи существуют для народов, а не народы для государей. Вслед за тем он выразил харлемскому епископу в частной аудиенции своё негодование по поводу ультрамонтанской агитации, имевшей целью воспрепятствовать празднованию упомянутой годовщины.

В качестве великого герцога Люксембургского и герцога Лимбургского нидерландский король был до 1866 членом Германского союза. С тех пор он стал относиться к Пруссии с большим недоверием. Когда началась франко-прусская война, Виллем III вместе с большей частью своего народа надеялся, что победа останется на стороне Франции.

18.06.1839 в Штутгарте Виллем III женился на своей двоюродной сестре Софии-Фредерике-Матильде, принцессе Вюртембергской (внучке Павла I, который приходился ему дедом по материнской линии). Их брак был неудачным. Мать Виллема, Анна Павловна, была против их союза и всячески обижала невестку, которая одновременно приходилась ей племянницей. София просила развода, но ей было отказано.

Все три сына Виллема от этого брака: Виллем-Николас-Александр (1840-1879), Виллем-Фредерик-Морис (1843-1850) и Виллем-Александр-Карл (1851-1884) умерли ещё при жизни отца.

С 1855 супруги стали жить раздельно. Большую часть времени София проводила в родном Штутгарте. Она вела переписку со многими учеными и политиками того времени, поддерживала хорошие отношения с Наполеоном III и королевой Викторией, покровительствовала искусствам и занималась благотворительностью. София умерла 3.06.1877.

В 1879 Виллем III вступил во второй брак с молодой принцессой Эммой-Вильгельминой-Терезой Вальдек-Пирмонтской (1858-1934).

Умер Виллем III 23.11.1890. После его смерти королевой Нидерландов стала его единственная дочь, родившаяся от второго брака, принцесса Вильгельмина-Хелена-Паулина-Мария.

В силу закона о регентстве, изданного в 1884, на время малолетства дочери королева Эмма стала правительницей Нидерландов.

Между тем в Великом герцогстве Люксембургском, где женская линия не пользовалась правом престолонаследия в силу салического закона, престол не мог перейти к Вильгельмине, и Люксембург возглавил ровесник Виллема принц Нассау Адольф. В результате семейная уния с Великим герцогством Люксембургским перестала существовать.