Era figlio di Enrico di Scozia e quindi nipote di Davide I. Il suo fu il secondo regno più lungo nella storia scozzese prima dell'unione con l'Inghilterra del 1707; quello di Giacomo VI fu il più lungo, dal 1567 al 1625
Guglielmo il Leone divenne re dopo la morte del fratello Malcolm IV il 9 dicembre 1165, fu incoronato il 24 dicembre 1165.
All'opposto del fratello, debole e profondamente religioso, Guglielmo era di costituzione possente. Il suo regno fu segnato dagli sfortunati tentativi di recuperare il controllo della Northumbria dagli inglesi.
Mentre era in vita non ebbe il soprannome di Leone, che peraltro non aveva alcuna connessione con il suo tenace carattere o con la sua prodezza militare. Il soprannome gli sarà dato a causa del suo stemma rappresentato da un leone rampante di colore rosso, con la coda biforcuta, su campo giallo.
Il Leone rampante racchiuso in una doppia cornice divenne la Royal standard of Scotland ossia il vessillo storicamente usato dai re di Scozia.
I monarchi britannici quando sono in Scozia onorano il Royal standard of Scotland a causa di un comune avo scozzese, che tuttavia non è Guglielmo il Leone ma Malcolm III noto come Canmore, Testa Grossa, marito della regina Santa Margherita e bisnonno di Enrico II d'Inghilterra.
Guglielmo ereditò nel 1152 il titolo di conte di Northumbria che tuttavia dovette cedere ad Enrico II nel 1157. Dopo essere diventato re Guglielmo tentò di recuperare la Northumbria e nel periodo 1173-1174 fu uno dei protagonisti chiave della rivolta contro Enrico II.
Durante una cavalcata, in aiuto della rivolta, caricò le truppe inglesi gridando:
Guglielmo per potere recuperare il suo regno dovette riconoscere Enrico II come suo superiore feudale, pagare il costo dell'occupazione inglese della Scozia tassando gli scozzesi. Solo dopo avere sottoscritto il relativo trattato di Falaise gli fu consentito di ritornare in Scozia.
Il trattato di Falaise rimase in vigore per quindici anni alla fine dei quali il nuovo re d'Inghilterra Riccardo Cuor di Leone gli concesse di superarlo dietro il pagamento di 10.000 marchi d'argento, somma di cui Riccardo aveva bisogno per potere prendere parte alla terza crociata.
Ebbe anche numerosi figli illegittimi, i cui numerosi discendenti (tra i quali, ad esempio, Patrick Galithly e Roger de Mandeville) avanzarono la loro pretesa sul trono scozzese durante la Grande causa.
Guglielmo il Leone morì a Stirling nel 1214 e fu sepolto nell'abbazia di Arbroath.