Вильгельм родился 24 апреля 1533 года в городе Дилленбурге в немецком графстве Нассау. Он был старшим сыном Вильгельма I Богатого (1487—1559), графа Нассау-Дилленбургского, и Юлианы Штольбергской. У его отца от первого брака с Вальпургис Эгмонт родилось две дочери: Елизавета (1515—1523) и Магдалена (1522—1567). У его матери также уже было четверо детей от предыдущего брака. Был крещён в лоне лютеранской церкви 4 мая 1533 года. После Вильгельма родились ещё четыре брата — Ян (Иоганн) I (1536—1606), Людвиг (1538—1574), Адольф (1540—1568), Хендрик (Генрих) (1550—1574) и восемь сестёр. До одиннадцати лет Вильгельм воспитывался в лютеранской вере в семейном замке Дилленбург в Германии.
В возрасте одиннадцати лет Вильгельм унаследовал княжество Оранж вместе с титулом и владениями в Нидерландах. Через год он оставил родительское имение и отправился в Брюссель ко двору императора Карла V[6]. Последний лично решил принять участие в воспитании принца Оранского. Штатгальтером Нидерландов в это время была сестра и по совместительству ставленница императора — Мария Австрийская. Именно она и взяла на себя основную роль в воспитании Вильгельма I Оранского. Проживая при дворе в Брюсселе, он получил хорошее образование, опыт политических интриг и заговоров, которые разыгрывались на его глазах. Очень быстро Вильгельм I Оранский стал фаворитом императора и завоевал его расположение. По достижении 18-летнего возраста Карл V женил его на Анне ван Эгмонт — дочери нидерландского военачальника и капитан-генерала Максимиллиана ван Эгмонда. Ещё спустя четыре года Вильгельм I Оранский принимает пост главнокомандующего армией на границах с Францией.