Guillermo estuvo particularmente interesado en la música sagrada vocal, y dice mucho a los historiadores de la música su extensa correspondencia con el compositor Giovanni Pierluigi da Palestrina. Construyó una gran iglesia en Mantua, dedicada a Santa Bárbara. Llevó a cabo una negociación sin precedentes con el Papado para crear su propio rito para Mantua, y dedicó recursos considerables al desarrollo de un repertorio musical para la iglesia, al comisionar obras a Giaches de Wert y Palestrina. Su correspondencia con Palestrina habla detalladamente del trabajo encargado, estipulando las exigencias de Guillermo, y por lo tanto mostrando sus preferencias musicales, que en esa época eran conservadoras, como evidencia su preferencia por la música contrapuntal imitativa, y aunque estuviera preocupado por mantener la claridad del texto, mostrando así la influencia de las reformas de Trento. Para su funeral, su hijo Vicente invitó a los seguidores de las tendencias más modernas a su Corte.

El 26 de abril de 1561, Guillermo se casó con Leonor de Habsburgo, la sexta hija de Fernando I de Habsburgo, emperador del Sacro Imperio Romano Germánico, y Ana Jagellón de Hungría y Bohemia, hija del rey Vladislao II de Hungría.^[1]​ Ellos fueron padres de tres hijos:

• Vicente (21 de septiembre de 1562 - 9 de febrero de 1612). Casado primero con Margarita Farnesio, y tras su anulación con Leonor de Médici.
• Margarita (27 de mayo de 1564 - 6 de enero de 1618). Casada con Alfonso II de Este.
• Ana Catalina (17 de enero de 1566 - 3 de agosto de 1621). Casada con su tío materno Fernando II de Austria, archiduque de Austria y conde del Tirol.

• Parrott, David (1997). «The Mantuan Succession, 1627–31: A Sovereignty Dispute in Early Modern Europe». The English Historical Review (Oxford Academic). CXII, Issue 445, February (445): 20-65. doi:10.1093/ehr/CXII.445.20. 

• Circolo Culturale I Marchesi del Monferrato