Anh trai của William, Hoàng tử xứ Wales, được tấn phong Hoàng tử Nhiếp chính từ năm 1811 sau khi cha của họ, Vua George III, tái phát bệnh tâm thần, Năm 1820, nhà vua băng hà, nhường lại ngôi vị cho Hoàng tử Nhiếp chính, với vương hiệu George IV. William, Công tước Clarence, lúc đó đứng thứ hai trong danh sách kế vị, chỉ sau người anh thứ hai, Frederick, Công tước xứ York. Đã thay đổi nhiều kể từ khi kết hôn, William dành nhiều thời gian tản bộ, ăn uống tương đối giản dị, và thức uống duy nhất ông thường dùng chỉ là nước lúa mạch có chút vị chanh.[55] Cả hai người anh của ông đều suy nhược, và việc ông lên ngôi chỉ còn là vấn đề thời gian.[56] Khi Công tước nhà York qua đời năm 1827, William, khi đó đã hơn 60, trở thành người thừa kế trên danh nghĩa. Cuối năm đó, Thủ tướng vừa nhậm chức, George Canning, bổ nhiệm William vào chức danh Đại đô đốc, vốn là chức danh chung của một tập thể người thay vì một cá nhân duy nhất từ năm 1709. Khi tại chức, Công tước thường xuyên mâu thuẫn với các thành viên hội đồng, cuộc mâu thuẫn thường được dàn xếp bởi các sĩ quan Hải quân. Mọi thứ lên đến đỉnh điểm vào năm 1828 khi với danh nghĩa Đại đô đốc, William giong buồm ra biển cùng một đội tàu chiến, và không để lại lời nhắn nào về nơi họ đến, rồi biệt tăm trong 10 ngày. Nhà vua, thông qua Thủ tướng, bấy giờ là Arthur Wellesley, Công tước Wellington thứ nhất, yêu cầu Công tước Clarence từ chức; ông tuân theo.[51]

Dù cho có những khó khăn đối với vị Công tước giàu kinh nghiệm, ông đã hoàn thành tốt vai trò Đại đô đốc của mình. Ông đã bãi bỏ hình thức tra tấn cửu vĩ tiên (một loại roi 9 đuôi) đối với hầu hết các tội phạm trừ tội khởi loạn, cố gắng cải thiện trình độ của pháo binh hải quân và yêu cầu báo cáo định kì về tình trạng và sự sẵn sàng của các đội tàu. Ông cho phép trang bị những chiếc tàu chiến hơi nước đầu tiên và ủng hộ nó xuất hiện nhiều hơn.[57] Thời gian tại chức cho phép William phạm một vài sai lầm và từ đó rút ra bài học từ chúng - một quá trình có thể tốn kém hơn nhiều nếu như khi trở thành vua mà ông vẫn không biết được rằng ông phải hành động chỉ theo lời khuyên của các ủy viên hội đồng.[51][58]

William dành phần lớn thời gian còn lại thời kì cai trị của George làm việc ở Thượng viện. Ông ủng hộ Dự luật Giải phóng Công giáo đối lập lại với em trai ông, Ernest Augustus, Công tước Cumberland, có miêu tả rằng lập trường sau cùng của ông đối với dự luật là "tai tiếng", theo sự lăng nhục của Cumberland.[59] Sức khỏe của George IV ngày càng xấu đi; và từ đầu năm 1830 thời gian nhà vua băng chỉ còn được tính bằng ngày. Nhà vua từ giã các huynh đệ vào cuối tháng 5, nói rằng "Ý Chúa đã quyết. Trẫm sẽ rời khỏi dương gian. Tất cả những thứ còn lại là của các ái khanh."[60] Những sự thương cảm thành thật của William dành cho anh trai ông có thể không giấu giếm được sự chờ đợi của ông để sớm được làm vua.[59][61]