Han var sønn av redaktøren Carl Bölsche i Köln, studerte filosofi, kunsthistorie og arkeologi fra 1883 til 1885 i Bonn, bodde fra 1885 i Berlin. Etter 1890 bosatte han seg i Berlins bydel Friedrichshagen. Der ble han snart den sentrale skikkelse i «den friedrichshagenske dikterkrets».
Som forfatter av «Das Liebesleben in der Natur» (1898) gjelder Bölsche som skaper av den nyere tyske fagbok. Dessuten var han initiativtager til Tysklands første folkehøyskole og gav viktige impulser til levnedsreformbevegelsen.
Han var tilhenger av naturalismen og redigerte fra 1890 til 1893 «Freie Bühne», som den gang gikk for å være Tysklands viktigste kulturtidsskrift.
I dusinvis av bøker og andre skrifter populariserte fritenkeren og evolusjonstilhengeren Blösche fremfor alt Charles Darwins og Ernst Haeckels tanker.
En fjellrygg i Riesengebirge, en øy i øygruppen Svalbard og en rekke tyske gater og skoler ble oppkalt etter ham. I januar 2001 ble også en asteroide oppkalt etter Wilhelm Bölsche [1].
Antoon Berentsen: Vom Urnebel zum Zukunftsstaat. Zum Problem der Popularisierung der Naturwissenschaften in der deutschen Literatur (1880-1910). Berlin: Oberhofer. 1986. (= Studien zu deutscher Vergangenheit und Gegenwart; 2) ISBN 3-925410-02-3
Wolfram Hamacher: Wissenschaft, Literatur und Sinnfindung im 19. Jahrhundert. Studien zu Wilhelm Bölsche. Würzburg: Königshausen und Neumann. 1993. (= Epistemata; Reihe Literaturwissenschaft; 99) ISBN 3-88479-775-1
Rolf Lang: Wilhelm Bölsche und Friedrichshagen. Auf dem "Mußweg der Liebhaberei". Frankfurt an der Oder: Kleist-Gedenk- u. Forschungsstätte. 1992. (= Frankfurter Buntbücher; 6)
Rudolf Magnus: Wilhelm Bölsche – ein biographisch-kritischer Beitrag zur modernen Weltanschauung. Berlin. 1909.