Fue uno de los hijos menores del Landgrave Felipe de Hesse-Philippsthal producto de su matrimonio con Catalina Amalia (1654-1736), hija del Conde Karl Otto de Solms-Laubach.

Fundó la línea no soberana de Hesse-Philippsthal-Barchfeld de la Casa de Hesse en 1721, después de la muerte de su padre, quien le legó Barchfeld y Herleshausen en su testamento. Entre 1690 y 1732 construyó el barroco Castillo de Wilhelmsburg con tres alas, que recibió su nombre, en Barchfeld.

Sirvió en el Ejército de Hesse y posteriormente en el Ejército Holandés. En 1732, fue elegido gobernador de Ypres. En 1733, fue promovido a teniente general de caballería. En 1743, lideró a las tropas holandesas en la Guerra de Sucesión Austriaca. En 1744, tuvo que rendir Ypres a los franceses. Luchó en la Batalla de Fontenoy y defendió Bergen op Zoom y Mons. En 1747 fue ascendido a General de Caballería.

Murió en 1761, como gobernador de Breda.

Guillermo contrajo matrimonio el 31 de octubre de 1724 en Hoym con la Princesa Carlota Guillermina (1704-1766), hija del Príncipe Lebrecht de Anhalt-Bernburg-Schaumburg-Hoym, con quien tuvo los siguientes hijos:

• Carlota (1725-1798) quien desposó en 1765 al Conde Alfredo Augusto de Ysenburg y Büdingen (1717-1782) en Waechtersbach

• Guillermo (1726-1726)
• Federico (1727-1777), quien le sucedió como Landgrave de Hesse-Philippsthal-Barchfeld desposó en 1772 a la Condesa Sofía Enriqueta de Salm-Grumbach (17401-800)

• Felipe (1728-1745)
• Juana Carlota (1730-1799)
• Carolina (1731-1808)
• Ulrica Leonor (1732-1795) quien desposó en 1755 al Landgrave Guillermo de Hesse-Philippsthal (1726-1810)

• Carlos Guillermo (1734-1764)
• Ana (1735-1785) quien desposó en 1767 al Conde Adolfo de Lippe-Detmold (1732-1800), hijo de Simón Enrique Adolfo de Lippe-Detmold

• Jorge (1737-1740)
• Dorotea María (1738-1799) quien desposó en 1764 al Príncipe Juan Carlos Luis de Löwenstein-Wertheim-Freudenberg (1740-1816)

• Cristián (1740-1750)
• Luis Federico (1741-1741)
• Adolfo (1743-1803), Landgrave de Hesse-Philippsthal-Barchfeld desposó en 1781 a la Princesa Luisa de Sajonia-Meiningen (1752-1805)

• Augusto (1745-1745)

• Johann Samuel Ersch (ed.): Allgemeine Encyclopädie der Wissenschaften und Künste in alphabetischer ... p. 297 Online