Trong thời gian phục vụ ngắn ngủi của mình trong Đạo quân Liên minh Baden (tiếng Đức: Baden Bundescontingente), Wilhelm được phong quân hàm Thiếu úy năm 1847 và Trung úy năm 1849.[3] Từ năm 1849 cho đến năm 1850, ông phục vụ với cấp bậc Trung úy trong Trung đoàn Bộ binh Cận vệ số 1 (tiếng Đức: 1. Garde-Regiment zu Fuß), một trung đoàn bộ binh của Quân đội Hoàng gia Phổ.[3][6] Wilhelm được nhận nền giáo dục chính thức của mình trong lực lượng quân đội Phổ.[7] Từ năm 1856, Wilhelm phục vụ trong Trung đoàn Pháo binh Cận vệ (tiếng Đức: Gardeartillerie) với quân hàm Thiếu tá, rồi trở thành viên Thiếu tướng và Tư lệnh cuối cùng của Trung đoàn Pháo binh Cận vệ (tiếng Đức: Gardeartilleriebrigade).[3] Wilhelm rời khỏi quân ngũ Phổ vào năm 1863 với quân hàm Trung tướng, không lâu trước khi ông thành hôn với Công nương Maria xứ Leuchtenberg.[3][7]

Chiến tranh Áo-Phổ

Vào năm 1866, trong cuộc Chiến tranh Bảy tuần giữa Vương quốc Phổ và Đế quốc Áo, Wilhelm được giao quyền chỉ huy Sư đoàn Baden của Quân đoàn Liên minh VIII (tiếng Đức: 8. Bundeskorps) đứng về phía Liên minh các quốc gia Đức do Áo lãnh đạo.[3][6][8][9] Quân đoàn Liên minh VIII bắt đầu tan rã vào ngày 30 tháng 7 năm 1866 khi Wilhelm gửi một lá cờ đình chiến kèm theo một bức thư đến tổng hành dinh của quân đội Phổ tại Marktheidenfeld.[10] Bức thư này cho biết rằng thân phụ của Wilhelm, Đại Công tước Leopold xứ Baden, đã tiến hành đàm phán trực tiếp với Quốc vương Wilhelm I của Phổ và Wilhelm I cho phép các lực lượng Baden được trở về quê nhà.[10]

Ngay sau khi cuộc Chiến tranh Bảy tuần chấm dứt, Wilhelm cải cách quân đội Baden dựa trên khuôn mẫu của Phổ.[7] Wilhelm và Vương công August xứ Württemberg là hai vương hầu miền Nam Đức đóng vai trò quan trọng nhất trong việc hình thành một liên minh giữa các quốc gia miền Bắc và Nam Đức.[7][8] Vào ngày 22 tháng 9 năm 1868, Wilhelm tuyên bố từ chức chỉ huy các lực lượng của Công quốc Baden và được thay thế bởi tướng Beza.[11]

Chiến tranh Pháp-Đức

Trong cuộc Chiến tranh Pháp-Đức (1870 – 1871), Wilhelm nắm quyền chỉ huy Lữ đoàn Baden số một trong quân đoàn của tướng Phổ Karl August von Werder.[3][6] Vào ngày 27 tháng 10 năm 1870, ông đánh cho một đạo quân Pháp đại bại trong trận Gray, mang lại nhiều thiệt hại cho quân Pháp. Vào ngày 30 tháng 10 năm 1870, ông và tướng Phổ Gustav Friedrich von Beyer phát động cuộc tấn công Dijon.[5][12] Người Pháp đã vận chuyển 1 vạn quân đến Dijon bằng đường sắt và các công dân Dijon, trong đó có cả phụ nữ, đã tham gia phòng ngự thành phố trước đợt tấn công của quân đội Đức.[5] Trước sự kháng cự quyết liệt của quân Pháp, quân Đức chịu thương vong cao, tuy nhiên, theo ghi nhận của nhà sử học Gustave Louis Maurice Strauss, Vương công xứ Baden đã đánh chiếm cao điểm St. Apollinari một cách dũng mãnh, và chiếm đóng vùng phụ cận. Từ đây, người Đức cuối cùng đã mở được lối vào thị trấn, "nơi những cuộc giao chiến khốc liệt diễn ra từ chiến lũy này đến chiến lũy khác và từ ngôi nhà này đến ngôi nhà khác cho đến nửa đêm." Vào buổi sáng ngày 31 tháng 10 năm 1870, thủ phủ cũ của xứ Bourgogne đã chính thức đầu hàng quân đội Đức, và đây là một đòn giáng vào tinh thần quân Pháp.[5]

Quân đội Đức chiếm giữa Dijon cho đến giữa tháng 12, khi tướng Werder trở nên lo sợ về một cuộc tập kết của quân đội Pháp ở phía trước ông, và ông quyết định thám sát. Trước tình hình đó, vào ngày 18 tháng 12 năm 1870, các lữ đoàn Baden số 1 và số 2 của Đức dưới quyền tướng Adolf von Glümer và Vương công Wilhelm đã tiến về Beaune, và tại thị trấn Nuits Saint Georges, họ lâm chiến với một lực lượng hùng mạnh của Pháp do tướng Camille Cremer chỉ huy. Sau một cuộc giao tranh khốc liệt kéo dài 5 tiếng đồng hồ, quân Đức đã đột chiếm được vị trí phòng ngự của quân Pháp ở Nuits, gây cho quân Pháp nhiều thiệt hại. Quân Đức cũng bị tổn thất lớn, trong đó Vương công Wilhelm bị thương ở má.[3][6][13][14][15][16]

Sự nghiệp sau chiến tranh

Vào năm 1895, Đức hoàng Wilhelm II phong ông làm à la suite của Trung đoàn Phóng lựu (tiếng Đức: Leibgrenadierregimentes), nhân dịp kỷ niệm 25 năm Trận Nuits-Saint-Georges.[3] Đồng thời, Wilhelm II cũng tặng thưởng cho ông Huân chương Quân công (Pour le Mérite), huân chương quân sự cao quý nhất của Vương quốc Phổ.[3]

Cấp bậc cuối cùng của Wilhelm trong quân đội Phổ là Thượng tướng Bộ binh.[3]