Hijo de Jacob Boreel (1552-1636) y Maria Gremminck.^[1]​ La familia Boreel tiene sus orígenes en Gante. Su abuelo, Pieter Boreel (1524-1568), huyó a Norwich en 1567 tras participar en la Tormenta de Beelden. Intentó comprar su libertad de culto del duque de Alba por tres millones de florines.

Fue influido por Cirilo Lukaris, patriarca de Constantinopla con simpatías calvinistas. Viajó por Asia Menor, Siria y Palestina, y trajo consigo valiosos libros y manuscritos. En 1613 se estableció en Middelburg como profesor de derecho. En 1618 fue nombrado abogado de la Compañía Neerlandesa de las Indias Orientales.^[2]​ Dado que los conflictos entre las compañías inglesa y holandesa de las indias amenazaban con perjudicar las buenas relaciones entre los Estados Generales y el rey inglés Jacobo I, ambas compañías firmaron un acuerdo en Londres en 1619. Los negociadores Dudley Carleton, Thomas Roe, Boreel y Constantijn Huygens determinaron que cooperarían en adelante en Asia Oriental.^[3]​

Willem Boreel se interesaba por la física y conoció a Cornelis Drebbel en Londres, quien le enseñó un microscopio . Boreel fue nombrado caballero por Jacobo I en 1618. De regreso en Ámsterdam, Paulus Moreelse le pintó un retrato. Se casó con Jacoba Carel (1607-1657). La pareja tuvo seis hijos, entre ellos Jacob Boreel . .

En 1630 participó en la fundación del Hortus Botanicus Ámsterdam. Boreel participó activamente en la explotación de la turbera de Drenthe. Después de 1635, mandó construir dos casas en el lado sur de Nieuwe Doelenstraat, junto a Kloveniersdoelen. Alrededor de 1636, posiblemente proporcionó refugio al talentoso pintor Rembrandt y a su esposa Saskia van Uylenburg una casa adyacente. En 1638 participó activamente en los preparativos para la llegada de María de Médici . En 1639, partió hacia Stade debido a disputas eclesiásticas en Bremen. En 1640 viajó a Suecia para felicitar a Cristina I de Suecia . En 1643/4 envió de nuevo una embajada a Inglaterra para mediar entre el rey y el Parlamento. Los ingleses se quejaron de que los embajadores habían actuado más como partes interesadas que como mediadores. En abril de 1650 fue enviado a la República de Venecia .

En 1650 fue nombrado embajador en París. En 1653 prestó dinero a Carlos II de Inglaterra. En 1657 conoció a Cornelis van Aerssen van Sommelsdijck, quien viajaba a España con su hermano. Describieron a su esposa como una auténtica amsterdamesa, que no hablaba francés y se dedicaba a cuidar de sus perros todo el día. .

Está enterrado en la Grote Kerk de La Haya; su cuerpo fue transportado desde París a expensas de los Estados Generales de los Países Bajos.

En 1655 colaboró en la controversia sobre la invención del telescopio, con su recuerdo de lo que un fabricante de gafas que le había contado en 1610 sobre la invención del telescopio. El fabricante de gafas de Middelburg, Johannes Zachariassen, testificó que su padre, Zacharias Janssen, inventó el telescopio y el microscopio ya en 1590. Este testimonio convenció a Boreel, quien ahora recordaba que Zacharias debía ser quien él recordaba. [1] La conclusión de Boreel de que Zacharias Janssen inventó el telescopio un poco antes que otro fabricante de gafas, Hans Lippershey, fue adoptada por Pierre Borel en su libro de 1656 sobre el tema.^[4]​