Als opvolger van de afgezette graaf Chors werd hij in 790 door Karel de Grote tot graaf van Toulouse benoemd. Hij onderdrukte in 791 de opstand van de Basken. Hij nam deel aan de belegering van Barcelona in 801, en oefende een korte tijd heerlijkheidsrechten in Cataloni? uit. Willem was zeer invloedrijk aan het hof, maar niet in dezelfde mate als zijn zoon uit een tweede huwelijk, Graaf Bernhard van Barcelona. Hij stichtte het klooster Gellone (sinds de 12e eeuw St. Guilhelm-du-Desert) dat hij vanuit Aniane liet bevolken en onder de invloed van Lodewijk de Vrome bracht. Zelf trad hij op 29-06-806 in het klooster Gellone in, en behoorde tot het convent tot zijn dood.
Kort na zijn dood werd hij, door het volk, als heilige vereerd en als Willem de Heilige in 1066 gecanoniseerd. Zijn leven diende als voorbeeld voor Willem van Oranje.