1846年2月9日，威廉-迈巴赫出生于德国的海尔布隆，后来全家搬到了斯图加特。在威廉-迈巴赫10岁的时候，父母相继去世。幸运的是，在他面临生活困难的时候，一家慈善机构在Stuttgarter Anzeiger报上看到领养启事并答应照顾他。在鲁特林根的兄弟会上学期间，学校的创建者和负责人Gustav Werner发现了威廉-迈巴赫在技术方面的天赋并很好地培养了他，这为他日后的发展打下了深厚的基础。
1865年在小城鲁特林根，威廉-迈巴赫与有“汽车鼻祖”之称的戈特利布-戴姆勒在兄弟会的车间内初次见面。年仅19岁的威廉-迈巴赫凭借自己在绘图方面非凡的天分，很快引起了戴姆勒的注意。相同的兴趣和爱好架起了威廉-迈巴赫和戈特利布-戴姆勒友谊的桥梁，两人成为亲密无间的挚友。
1869年威廉-迈巴赫接受戴姆勒的邀请来到了Gasmotorenfabrik Deutz公司，担任技术制图员的工作。在奥托工厂着手四冲程发动机的研发工作，而年仅27岁的迈巴赫也被任命为设计室主管。
1882年与戴姆勒着手研究和开发轻型高速内燃引擎。经过细致广泛的研究，威廉-迈巴赫发明了不规则热管点火系统，该系统是研发高速引擎的重要部分。
继1883年的卧式引擎之后，一种配置垂直固定汽缸的叫做“老爷钟”的轻小型引擎问世，这种体积小、转速高的引擎前景被人们广泛看好。1885年这种新的引擎被第一次应用到自行车上，这实际上就是摩托车的先驱。但是威廉-迈巴赫显然不满意将他的发明仅仅用在四轮马车上，他设想的第一个产物是一辆钢轮汽车。
当戴姆勒与Duttenhofer 和 Lorenz在1890年建立Daimler-Motoren-Gesellschaft公司时，迈巴赫被任命为总工程师，并于当年研发出蜂窝式散热器，这一有效的引擎冷却系统为现代汽车的发明奠定了坚实的基础。
在威廉-迈巴赫所有的设计发明中，最为杰出的一项就是在戴姆勒于1900年去世后发明的第一辆“梅赛德斯”汽车。这辆车的诞生即归功于威廉-迈巴赫又归功于埃米尔-耶利内克。
“梅赛德斯”名字的由来也有一段小小的插曲。
埃米尔-耶利内克时任奥地利驻法国尼斯的领事，是戴姆勒汽车的热情支持者，他给赛车起名叫“梅赛德斯”，这是他的小女儿的名字。他认为是这美丽的名字和美丽的女儿为他在比赛中带来了好运，于是建议戴姆勒用这个名字作为汽车的商标。戴姆勒为了感谢这个热心的支持者，便将这个名字装在了他的汽车上，果然销路很好。
