Vương tử William được sinh ra tại bệnh viện St Mary's, London, vào lúc 9:03 tối ngày 21 tháng 6 năm 1982. Anh là con đầu lòng của Quốc vương Charles III, khi đó là Thân vương xứ Wales và Diana, Vương phi xứ Wales[5][6][7][8]. Tên của Vương tử, William Arthur Philip Louis, được cung điện Buckingham công bố vào ngày 28 tháng 6.[5] William được Đức Tổng Giám mục Canterbury, Robert Runcie, rửa tội trong Phòng Âm Nhạc của cung điện Buckingham vào ngày 4 tháng 8, đúng ngày sinh nhật lần thứ 82 của bà cố Vương tử, Thái hậu Elizabeth[9][10][11]. Anh là người con đầu lòng được sinh ra khi cha mẹ là Thân vương và Vương phi xứ Wales kể từ khi Vương tử John[12] (con trai út của Quốc vương George V và Vương hậu Mary) chào đời năm 1905. Cha mẹ của William trìu mến gọi anh là "Wombat" [13] hoặc "Wills", cái tên được gọi bởi truyền thông[14].

Khi sinh ra, William đã đứng thứ hai trong thứ tự kế vị ngai vàng của Anh[15]. Năm bảy tuổi, anh nói với mẹ rằng mình muốn trở thành cảnh sát khi lớn hơn để có thể bảo vệ mẹ; em trai, tức Vương tử Harry, khi đó mới năm tuổi, đã trả lời: "Ồ, không được. Anh phải trở thành Quốc vương."[16]

William bắt đầu đi cùng cha mẹ trong những chuyến công du chính thức từ khi còn nhỏ. Năm 1983, anh đi cùng cha mẹ trong một chuyến đi đến Úc và New Zealand[17], một quyết định được cho là của Diana. Quyết định này được cho là trái với thông lệ bởi vì hai người đứng vị trí thứ nhất và thứ hai trong thứ tự thừa kế ngai vàng đi cùng nhau, và một phần nữa là tuổi của William còn quá nhỏ[18]. Lần xuất hiện công khai đầu tiên của Vương tử là vào ngày 1 tháng 3 năm 1991, ngày lễ Thánh David trong chuyến thăm chính thức cùng cha mẹ đến Cardiff. Sau khi đến bằng máy bay, William được đưa đến Nhà thờ Llandaff nơi anh ký tên vào sổ của du khách, cho thấy William là người thuận tay trái.[19]

Ngày 3 tháng 6 năm 1991, William được đưa vào Bệnh viện Vương thất Berkshire sau khi vô tình bị đánh vào trán bởi một học sinh đang cầm gậy đánh golf. Anh bị gãy xương sọ và được phẫu thuật tại Bệnh viện Great Ormond Street dẫn đến một vết sẹo vĩnh viễn trên trán[20]. Trong cuộc phỏng vấn năm 2009, William đã gọi vết sẹo này là "vết sẹo Harry Potter" và nói: "Tôi gọi nó như vậy là vì đôi khi nó khá rõ và một số người nhìn thấy nó - những lúc khác thì họ hoàn toàn không nhận ra".[21]

Mẹ của William, Vương phi xứ Wales, muốn anh và em trai Harry có nhiều trải nghiệm hơn so với những đứa trẻ sinh ra trong vương thất thông thường. Bà đưa họ đến Walt Disney World và McDonald, cũng như các phòng khám và nơi ở của những người vô gia cư và mua cho họ những món đồ thường thuộc sở hữu của thanh thiếu niên, như trò chơi điện tử[18]. Diana sau này ly dị với Charles và thiệt mạng trong một vụ tai nạn xe hơi vào sáng sớm ngày 31 tháng 8 năm 1997. William, khi đó 15 tuổi, cùng với em trai 12 tuổi và cha của họ, lúc bấy giờ đang ở tại lâu đài Balmoral. Thân vương xứ Wales không muốn báo tin liền cho hai con mà đã đợi cho đến khi hai cậu bé thức dậy vào sáng hôm sau để nói cho chúng nghe về cái chết của mẹ.[22] William cùng với cha, em trai, ông nội, Philip, Vương tế Anh và chú ruột Charles, Bá tước Spencer thứ 9, đi sau quan tài Diana trong tang lễ khi đoàn diễu hành đi từ Cung điện Buckingham đến Tu viện Westminster vào ngày 5 tháng 9 năm 1997.[23]