Primogénito del duque Alberto V el Magnanimo y de la archiduquesa austriaca Ana de Habsburgo, se casó en 1568 con Renata de Lorena.
A la muerte de su padre asumió el ducado en 1579.
En 1583 tomo parte en los sucesos de la guerra religiosa de Colonia, que comenzó con la conversión del príncipe-arzobispo de dicha ciudad al Protestantismo.
Los Wittelsbach obtuvieron así el electorado y el arzobispado de Colonia.
Abdicó en su hijo Maximiliano I. Guillermo V se casó el 22 de febrero de 1568 en Múnich con la princesa Renata (1544-1602), hija del duque Francisco I de Lorena y de la princesa Cristina de Dinamarca.