威廉一世1781年生于吕本（今波兰卢宾），符腾堡国王弗里德里希一世与第一任妻子不伦瑞克-沃尔芬比特尔的奥古斯特·卡罗利妮的长子。1800年作为志愿军加入奥地利军队，直到1806年符腾堡成为王国，他成为王储而回到斯图加特。

1816年10月30日，威廉的父亲国王弗里德里希一世去世，他继位成为符腾堡国王威廉一世。即位后宣布特赦令，降低赋税，并于1819年出台了符腾堡的第一部宪法。然而国王刚刚上任符腾堡就发生了经济危机，粮食歉收、物价上涨。国王有着对农业的个人兴趣，在他统治时期农业和葡萄种植有了长足进步，他被国人亲切地称为“农民国王”。1818年11月20日，威廉一世创办了农业课程实验大学，即日后霍亨海姆大学的前身。威廉一世还在斯图加特兴建了Gartenhauses mit Wohngebäuden und Ziergewächshäusern im maurischen Stil，即今天的威廉玛动植物园。