Vilhelm Ludvig efterfulgte sin far som fyrste ved dennes død i 1650. Han var da kun 12 år gammel, og hans onkel Fyrst August 1. af Anhalt-Plötzkau blev derfor indsat som regent. Efter Fyrst Augusts død i 1653 overtog hans sønner Lebrecht og Emanuel regentskabet, indtil Vilhelm Ludvig blev myndig i 1659.
Fyrst Vilhelm Ludvig døde den 13. april1665 i Köthen. Da han ikke efterlod sig arvinger, uddøde linjen Anhalt-Köthen ved hans død, og fyrstendømmet blev overtaget af hans fætre og tidligere regenter, Lebrecht og Emanuel af Anhalt-Plötzkau, der herefter overtog titlen som fyrster af Anhalt-Köthen. Deres tidligere fyrstendømme Anhalt-Plötzkau blev overdraget til Fyrst Viktor 1. Amadeus af Anhalt-Bernburg, da det oprindeligt var blevet udskilt af Anhalt-Bernburg.