Guillaume naît à Falaise, en Normandie. Il est le deuxième fils de Robert Ier, duc de Normandie et d'Arlette de Falaise. À la mort de son frère aîné Robert II en 1035, Guillaume hérite du duché de Normandie.
Guillaume épouse Mathilde de Flandre en 1051. Leur union reste sans enfant pendant longtemps et cela cause de nombreux problèmes politiques. En effet, Guillaume ne dispose pas d'héritier pour le duché de Normandie.
La situation change lorsque sa femme donne naissance à un garçon en 1066 : Guillaume Rufus (Guillaume le Roux). Mais l'année 1066 est également marquée par la mort du roi d'Angleterre Harold II. La succession d'Harold II est contestée, et Guillaume décide de faire valoir ses droits sur le trône anglais.
Le 28 septembre 1066, se déroule la bataille de Hastings. Les forces normandes, commandées par Guillaume le Conquérant, défient celles d'Harold II et de son armée anglaise. Les Normands remportent une victoire décisive sur les Anglais.
Guillaume est couronné roi d'Angleterre à Westminster en 1066. Il fonde ensuite une dynastie qui règnera sur l'Angleterre pendant près de cent trois ans : la dynastie des Plantagenêt.
Le règne de Guillaume le Conquérant est marqué par un fort centralisme et une importante réforme administrative, notamment dans les domaines du droit et des finances. Il impose également sa loi anglaise à l'ensemble de son royaume, ce qui cause de nombreuses rébellions.
Enfin, Guillaume le Conquérant meurt en 1087. Il est inhumé dans l'abbaye de Saint-Étienne de Caen, près de Falaise. Son fils Guillaume Rufus lui succède à la tête du royaume d'Angleterre.