Seks dager etter å ha fått det dødfødte barnet døde hans første kona Marie av komplikasjoner oppstått under fødselen. Det var et hardt slag for Vilhelm, han var allerede i sorg etter at sønnen Ulrich hadde død bare 5 måneder gammel. Etter konens dødsfall gikk Vilhelm inn i en langvarig depresjon.
Onkelen kong Karl I døde i 1891 uten arvtagere, og Vilhelm overtok tronen som konge av Württemberg.
Til tross for at han hadde bodde i et land uten tilgang til havet, var Vilhelm II en skipsfartentusiast. Han hadde en visjon om at den voksende tyske flåten skulle kunne nå inn i landet, langs elvene. Kongen var et viktig ledd i stiftelsen av Württembergischer Yacht Club (tidligere «Königlich Württembergischer Yatch-Club») i 1911.
Han fikk Wilhelmspalais bygget i hovedstaden Stuttgart.
Han ble utnevnt til generalfeltmarskalk under første verdenskrig. I 1918 ble han avsatt sammen med de andre tyske regentene. Han var en populær monark, og ble derfor skuffet over den manglende støtten hos folket. Han hadde for vane å spasere uten livvakter med sine to hunder i offentlige parker i Stuttgart. Folk tiltalte ham som Herr König («herr konge»).
Familien Weizsäcker fikk økt rikdom og makt i Vilhelms regjeringstid.
Etter å ha blitt avsatt som konge brukte han Württemberg som etternavn. Han døde i 1921, og uten mannlige arvinger var det ingen som kunne kreve tilbake det avskaffede kongedømmet.