Fils aîné du roi Guillaume Ier et de Wilhelmine de Prusse, Willem Frederik George Lodewijk van Oranje-Nassau nait le 6 décembre 1792 à La Haye, alors que grondent les armées de la Révolution française. Tout jeune enfant, il suit sa famille en exil, d’abord en Angleterre, puis en Prusse.
Il intègre l'armée britannique pendant les guerres napoléoniennes et participe à la libération de l'Espagne comme aide de camp de Wellington.
En 1813, il retourne aux Pays-Bas avec son père qui est proclamé prince, puis roi en 1815, des Pays-Bas, un nouvel Etat composé des anciennes Provinces- Unies, des anciens Pays-Bas autrichiens et de l'ancienne principauté de Liège. Guillaume Ier devient également chef d'État du Luxembourg élevé au rang de grand-duché.
En 1815, seulement âgé de 22 ans, il prend le commandement de l'armée néerlandaise pour combattre Napoléon Ier pendant les Cent-Jours. Il prend part aux côtés des coalisés aux batailles de Quatre-Bras et de Waterloo où il est blessé. En 1826, sur le site de la bataille, les Hollandais érigent la butte du Lion à l'endroit même où a été blessé le prince héritier.
Par la suite, le prince séjourne fréquemment dans les provinces belges du royaume où il jouit d'une certaine popularité. Un palais néoclassique lui est spécialement construit en bordure du parc de Bruxelles, où il s'installe avec sa famille en octobre 1828. L'édifice est aujourd'hui le palais des Académies.
Il épouse en 1816 la grande-duchesse Anna Pavlovna de Russie (1795-1865), fille du tsar Paul Ier de Russie. De cette union naîtront six enfants.
Il est contraint de quitter la ville précipitamment alors qu'éclate la Révolution belge. Durant les deux premiers mois des évènements, une partie de la presse et des dirigeants de la révolution envisagent de lui confier la couronne de Belgique. Pour ces derniers, il importe de préserver l'indépendance tout en ménageant la neutralité des pays voisins. Le choix, pour régime politique, d'une monarchie constitutionnelle est alors le seul possible. Le choix du prince Guillaume, qui est considéré comme un homme conciliant, offre l'avantage de pouvoir réunir sur son nom l'assentiment des puissances étrangères y compris celui des Pays-Bas.
Le prince séjourne à Anvers du 5 au 26 octobre 1830, dans l'intention d'entrer en contact avec les autorités révolutionnaires. Les affrontements de septembre à Bruxelles rendant toute négociation difficile, Guillaume quitte la ville alors que les troupes belges en sont proches. Le lendemain, les troupes hollandaises, sous le commandement du prince Bernard de Saxe-Weimar-Eisenach, bombardent Anvers faisant 85 morts et des dégâts considérables, provoquant l'indignation de la population des provinces belges. Le Congrès national belge vote l'exclusion à perpétuité de la Maison d'Orange-Nassau du trône de Belgique.
Ce sera le prince Léopold de Saxe-Cobourg, veuf de la princesse Charlotte du Royaume-Uni, fille du prince de Galles, qui sera élu roi des Belges en 1831. Le traité de Londres trace définitivement en 1839 les frontières du royaume de Belgique, rendant aux Pays-Bas une partie du Limbourg avec la forteresse de Maastricht et conservant la moitié orientale du Luxembourg avec la capitale Luxembourg-ville et le titre grand-ducal pour le souverain néerlandais.
Guillaume II accède au trône des Pays-Bas en octobre 1840 après l'abdication de son père. Bien qu'il soit personnellement conservateur, il fait preuve de modération et accorde une nouvelle constitution plus libérale en 1848, après avoir pris peur des révolutions qui éclatent partout en Europe. Cette constitution est toujours en vigueur aujourd'hui, avec quelques modifications.
Second roi des Pays-Bas, duc de Limbourg et grand-duc de Luxembourg de 1840 à 1849, Guillaume Il meurt le 17 mars 1849 à Tilburg, après seulement neuf années de règne. Son fils aîné lui succède sous le nom de Guillaume III.