Guillaume siguió los pasos de su hermano mayor Nicolas; acogido en París por este último, siguió una enseñanza artística y obtuvo el premio Colbert, lo que le permitió completar su formación en la Academia de Francia en Roma.

Sin embargo, era reacio a la disciplina y dejó la Villa Médicis poco después, para llevar una vida de bohemia en Roma.

En 1704, de regreso a París, fue admitido en la Real Academia de Pintura y Escultura, y como su hermano, más tarde se convirtió en director de la misma.

Trabajó entonces en los encargos oficiales de las grandes obras de Luis XIV.

Su estilo, grandioso y decorativo, debe mucho a la influencia de Bernini en la corte francesa, aunque supo Coustou añadir un sello personal a sus obras, hasta el punto de ser un precursor de ciertos rasgos propios del Romanticismo.