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Johann Wilhelm Meil erlernte das Malerhandwerk autodidaktisch in Leipzig, möglicherweise mit Hilfe seines älteren Bruders Johann Heinrich.
Im Jahr 1752 kam er nach Berlin und betätigte sich als Künstler. Er wurde 1766 Mitglied der Preußischen Akademie der Künste, 1783 Rektor der Zeichenklasse, 1797 oder 1798 Vizedirektor und 1801 deren Direktor als Nachfolger seines eigenen Schülers Daniel Chodowiecki. Neben seiner pädagogischen Tätigkeit war er als freischaffender Künstler aktiv. Im Zeitraum von 1752 bis 1755 schuf er etwa 80 Radierungen nach Entwürfen von Johann Michael Hoppenhaupt, unter anderem für den Schlossneubau in Sanssouci. Er entwarf auch zwölf Vasen für die Terrasse vor der Bildergalerie des Schlosses.
Wilhelm Dorn: Meil-Bibliographie. Verzeichnis der von dem Radierer Johann Wilhelm Meil illustrierten Bücher und Almanache. Gsellius-Verlag, Berlin 1928