Сформировался как художник-академист в эпоху первоначального расцвета Второй империи. С 1857 по 1863 год регулярно выставлял на ежегодных Парижских салонах свои работы — портреты и исторические сцены, такие как «Портрет императрицы Франции Евгении де Монтихо», «Регентский совет в Париже получает известие о победе в битве при Мадженте», «Мученичество святой Бландины Лионской» и др. В тот период Гийме обычно выбирал для своих работ патриотические или религиозные сюжеты.
Он также подрабатывал как копиист, создав многочисленные копии портретов Наполеона III и императрицы Евгении для украшения государственных учреждений. В 1860 году, по заказу директора Лувра, совместно с другим художником выполнил копию картины Теодора Жерико «Плот Медузы», которая была предназначена для демонстрации на художественных выставках вне музея (директор дорожил оригиналом картины и не хотел, чтобы он лишний раз покидал музей).
В 1865 году вместе с женой переехал в Константинополь, где стал придворным художником султана Абдул-Азиза.
В 1873 году Гийме и его жена организовали в Константинополе выставку работ Шекера Ахмеда-паши, которая стала первой в истории персональной выставкой турецкого художника, работавшего в европейском стиле. В следующем 1874 году Гийме открыл в константинопольском районе Пера рисовальную школу. Это была первая европейская художественная школа в турецкой истории. Многие из учеников были греческого или армянского происхождения, так как значительная часть турок-мусульман относилась к живописи негативно. В то же время при султанском дворе возобладал интерес к европейской живописи, поэтому начинание Гийме было встречено с одобрением. Гийме сам, вместе со своей женой, преподавал в школе различные техники европейской живописи, в том числе рисунок, живопись маслом, пастельную живопись, акварель. Среди его известных учеников был Саркис Диранян, в дальнейшем поселившийся в Париже.
Летом 1876 года, спустя два года после открытия, состоялась первая выставка работ учеников Гийме. Деятельность художника получила одобрение со стороны султана, который даже разрешил ему рисовать женщин из своего гарема.
В ноябре 1877 году учебное заведение Гийме переросло в Султанскую школу искусств. Во время Русско-турецкой войны 1877—78 годов Гийме, помогая беженцам и раненым, стекавшимся в столицу, заразился тифом и вскоре умер.
Xavier du Crest (préf. Christine Peltre), De Paris à Istanbul, 1851—1949: Un siècle de relations artistiques entre la France et la Turquie, Strasbourg, Presses universitaires de Strasbourg, coll. «Sciences de l’histoire», 2009, 304 p., ISBN 978-2-86820-398-4