Hijo de un pastor, comenzó en 1834 sus estudios de medicina y de historia natural en la Universidad de Copenhague, después se trasladó a Berlín, donde continuó el resto de su carrera. Después de conseguir su diploma en 1838, pasó dieciocho meses viajando junto con Henri Milne-Edwards por la región mediterránea. A su vuelta a Berlín, se convirtió en el ayudante del anatomista Johannes Peter Müller.

Poco después elaboró un gran proyecto de exploración de Mozambique, para el cual tuvo el apoyo de Müller y de Alexander von Humboldt. Dejó Berlín en septiembre de 1842 y llegó a Angola y después a Mozambique en junio de 1843. Exploró la región durante cuatro años, visitó el interior de Mozambique, el archipiélago de Zanzíbar, el archipiélago de las Comoras y la isla de Madagascar. Viajó también a la Ciudad del Cabo, donde tuvo que convalecer de una malaria (paludismo) contraída en sus exploraciones. Volvió finalmente a Europa en agosto de 1847 vía India y Egipto. Trajo consigo una inmensa colección de especímenes naturales. A partir de este viaje escribió entre 1852 y 1868 Naturwissenschaftliche Reise nach Mossambique... in den Jahren 1842 bis 1848 ausgeführt en cuatro grandes volúmenes.

En 1847 comenzó a trabajar en el Instituto de Anatomía de la Universidad de Berlín, donde luego llegó a ser profesor asistente en 1849. En 1856 se convirtió en el asistente de Martin Lichtenstein, director del Museo de Historia Natural de Berlín. Le reemplazó en la dirección a la muerte de Lichtenstein. Contribuyó al enriquecimiento de la colección del museo hasta convertirla en una de las más importantes del mundo; por ejemplo la colección de reptiles y de anfibios triplicó su tamaño pasando de 3700 especímenes a 10 500, volumen comparable al de los museos de París o de Londres.

A partir de 1858, enseñó zoología y tuvo una influencia considerable. Darwinista convencido, sus trabajos son la síntesis de sus investigaciones anatómicas y zoológicas. Publicó más de 400 artículos sobre grupos variados, de vertebrados y de invertebrados. En 1863 describió una especie de lagarto de la familia de los Xantusiidae junto con Juan Gundlach.

• 1838 : Observationes ad anatomiam Cheloniorum, tesis, Berlín

• 1852-1868 : Naturwissenschaftliche Reise nach Mossambique, auf Befehl seiner Majestät des Königs Friedrich Wilhelm IV. in den Jahren 1842 bis 1848 ausgeführt, Berlín
  • Botanik Abth. 1. 1862
  • Botanik Abth. 2. 1864
  • Zoologie 1. Mamíferos 1852
  • Zoologie 2. Aves 1883
  • Zoologie 3. Anfibios 1882
  • Zoologie 4. Peces de agua dulce 1868
  • Zoologie 5. Insecta, Myriapoda 1862

• 1854 : « Diagnosen neuer Batrachier, welche zusammen mit der früher (24. Juli und 17. August) gegebenen Übersicht der Schlangen und Eidechsen mitgetheilt werden ». Ber. Bekanntmach. Geeignet. Verhandl. Königl.-Preuss. Akad. Wiss. Berlin : 614-628

• 1862 : Die Heidflächen Norddeutschlands, Hannovre

• 1854 : Mittheilung über die Süsswasserfische von Mossambique. Monatsb. Akad. Wiss. Berlín : 783

• 1863-1875 : Handbuch der Zoologie junto con Julius Victor Carus y Carl Eduard Adolph Gerstäcker, Leipzig

• 1863 : « Eine Übersicht der von Hrn. Richard Schomburgk an das zoologische Museum eingesandten Amphibien, aus Buchsfelde bei Adelaide in Südaustralien ». Monatsberichte der Königlich Preussischen Akademie der Wissenschaften zu Berlin, Avril : 228-236

• 1869 : « Eine Mittheilung über neue Gattungen und Arten von Eidechsen ». Monatsberichte der Königlich Preussischen Akademie der Wissenschaften zu Berlin : 57-66

• 1870 : « Beitrag zur Kenntnis der herpetologische Fauna von Südafrika ». Monatsberichte der Königlich Preussischen Akademie der Wissenschaften zu Berlin : 110-115

• 1870 : « Eine Mitteilung über neue Amphibien (Hemidactylus, Urosaura, Tropidolepisma, Geophis, Uriechis, Scaphiophis, Hoplocephlaus, Rana, Entomogossus, Cystignathus, Hylodes, Arthroleptis, Phyllobates, Cophomantis) des Königlich-zoologischen Museums ». Monatsberichte der Königlich Preussischen Akademie der Wissenschaften zu Berlin : 641-652

• 1872 : « Über eine neue Gattung von Fischen aus der Familie der Cataphracti Cuv., Scombrocottus salmoneus, von der Vancouvers ». Insel. Monatsb. Akad. Wiss. Berlin 1872 : 568–570

• 1880 : « Über die von Hrn. J. M. Hildebrandt auf Nossi-Bé und Madagascar gasammelten Säugethiere und Amphibien ». Monatsberichte der Königlich Preussischen Akademie der Wissenschaften zu Berlin : 508-511

• 1883 : « Neue Geckonen, darunter drei Arten von Scalabotes, aus der Sammlung des in Madagascar verstorbenen Reisenden J. M. Hildebrandt ». Sitzungsber. Ges. naturf. Freunde Berlin 1883 (2) : 27-29

• La abreviatura «Peters» se emplea para indicar a Wilhelm Peters como autoridad en la descripción y clasificación científica de los vegetales.^[1]​

La abreviatura Peters se emplea para indicar a Wilhelm Peters como autoridad en la descripción y taxonomía en zoología.

• Taxones descritos por Wilhelm Peters

• Kraig Adler (1989). Contributions to the History of Herpetology, Society for the study of amphibians & reptiles : 202 p. ISBN 0-916984-19-2
• «Wilhelm Peters». Índice Internacional de Nombres de las Plantas (IPNI). Real Jardín Botánico de Kew, Herbario de la Universidad de Harvard y Herbario nacional Australiano (eds.). 

•   Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Wilhelm Peters.
• Trabajos de o acerca de Wilhelm Peters en Internet Archive