В 1840, когда бездетный Фридрих Вильгельм IV взошел на прусский трон, Вильгельм стал наследником прусской короны с титулом принца Прусского. Во время революции 1848 Вильгельм выступил за решительные меры по подавлению волнений (за что был прозван «картечным принцем») и стал настолько непопулярен, что вынужден был отправиться в Лондон. В 1849 участвовал в подавления восстания в Бадене, а затем занял пост военного губернатора Вестфалии. В 1858 стал регентом при заболевшем душевной болезнью Фридрихе Вильгельме IV, а 2 января 1861 – королем под именем Вильгельма I.

Все правление Вильгельма прошло под знаком влияния Отто фон Бисмарка, прусского премьер-министра, а затем рейхсканцлера Германской империи. Они оба признавали божественное право королей и понимали необходимость объединения Германии. 18 января 1871 в Версальского дворца Вильгельм был провозглашен германским императором (кайзером). После франко-прусской войны Вильгельм предоставлял Бисмарку все большую свободу в делах имперской политики, и до конца жизни престарелый император оставался приверженцем внешнеполитического курса «железного канцлера», а также консервативной военной и церковной политики правящего класса Пруссии. В 1878 на жизнь императора дважды покушались, во второй раз он был тяжело ранен. Умер Вильгельм I в Берлине 9 марта 1888.