Hans levnetsløp og gjerning er sterkt forbundet med brorens,Jacob Grimms. De to er kjent sombrødrene Grimm. I 1831 tiltrådte Wilhelm Grimm et professorat ved universitetet iGöttingen. Som en av dem som skrev under på protestskrivet til de såkalteGöttinger Sieben ble han i 1837 avsatt fra embedet. Den prøyssiske kongFriedrich Wilhelm IV bad Wilhelm Grimm og broren Jacob i 1841 å komme tilBerlin, der de to slo seg ned. Samme år ble de medlemmer av det prøyssiske vitenskapsakademiet. Wilhelm Grimm underviste i 18 år, inntil sin død, vedHumboldt-universitetet iBerlin, og arbeidet sammen med broren på deres tyske ordbok.
Wilhelm Grimm og broren Jacob grunnla sammen dengermanske oldtidsforskning, den germanskespråkvitenskap og tyskfilologi. Begge ble berømte for eventyrsamlingenBrødrene Grimms eventyr og den store tyske ordboken som de begynte på.
Wilhelm Grimm offentliggjorde også blant annet gammeldanske helteviser, ballader og eventyr.