Prestó servicio militar como general durante la Guerra de los Treinta Años, combatiendo en Bohemia.

Leopoldo, conocido por ser bondadoso pero también engreído y ambicioso, pasó la mayor parte de su vida como general en un puesto para el que no era apto.

[2]​ Leopoldo Guillermo coleccionó principalmente maestros holandeses e italianos, especialmente venecianos del siglo XVI.

Al dejar el cargo de gobernador, el archiduque se trasladó a Viena con su colección, que heredará su sobrino Leopoldo I, de modo que entró en posesión imperial y acabaría siendo el núcleo del actual Kunsthistorisches Museum.

A su muerte, acaecida en 1662, fue nombrado como su sucesor su sobrino Carlos José de Habsburgo, que murió muy joven dos años después.