Вільгельміна народилася 31 серпня1880 року. Була єдиною дитиною короля Віллема III від другого шлюбу з Еммою Вальдек-Пірмонтською. На час її народження Віллемові III вже було 63 роки. У дитинстві Вільгельміна була дуже прихильна до батька. Від першого шлюбу з Софією Вюртемберзькою король мав трьох синів, проте до моменту народження Вільгельміни живим залишався тільки один з них — Олександр. Він помер у 1884 році, коли Вільгельміні було чотири роки. Тож вона стала спадкоємицею престолу.
Віллем помер 23 листопада1890 року. Після смерті батька 10-річна Вільгельміна вступила на престол, проте до її повноліття її мати Ема була за регентку. На той час Віллем III був не лише королем Нідерландів, а й великим герцогом Люксембурга. Так як люксембурзький престол тоді передавався по салічному закону, Вільгельміна успадкувала від батька тільки нідерландський престол, а персональна унія між Нідерландами та Люксембургом закінчилася. Великим герцогом Люксембурзьким став Адольф Нассауський.
7 лютого 1901 року одружилася з Генріхом Мекленбург-Шверінським. Шлюб зрештою виявився нещасливим, проте після трьох викиднів[6] Вільгельміна народила доньку Юліану. Юліана була близькою до матері, яка пережила ще два викидні[6].
Вільгеміна мала хороше розуміння бізнесу. Завдяки вкладам в Сполучених Штатах вона стала найбагатшою жінкою у світі та першою жінкою серед доларових мільярдерів[8]. Протягом двадцятих-тридцятих років Нідерланди почали ставати індустріальною силою завдяки її фінансуванню. В цей час реалізовано проєкт Зейдерзе. У 1939 році Нідерланди створили для біженців з нацистської Німеччинитабір Вестерборк.
У світі Вільгельміна відома передусім завдяки її ролі в Другій світовій війні. Королева до самого кінця сподівалася уникнути участі у війні. Проте 10 травня1940 року Третій Рейхвторгся в її державу й захопив її. Королева покинула країну на HMS Hereward (H93), який надіслав Георг VI, та очолила уряд у вигнанні, відмовлялася від переговорів з нацистами, часто виступала на Радіо Оранж для свого народу; її ім'я стало синонімом нідерландського Опору. 1942 року відвідала США та виступила перед конгресом.
Повернулася у звільнені Нідерланди 1945 року. Проводила подорожі країною для підбадьорення людей, іноді використовувала для цього велосипед замість авто. За її правління також відбулася війна за незалежність Індонезії.
4 вересня1948 після 57 років та 286 днів правління Вільгельміна зреклася престолу на користь дочки Юліани. Це рішення було спричинено похилим віком та погіршеним здоров'ям королеви, а також розчаруванням в поверненні довоєнних політиків та втрати Індонезії. Після того, як Вільгельміна залишила престол, вплив королівської родини почав знижуватись, проте звичайні громадяни Нідерландів продовжували любити та поважати королівську родину. Зрікшись престолу, мала титул принцеси.
Наприкінці життя вона написала автобіографію під назвою Eenzaam, maar niet alleen (укр.Самотня, але не одинока), де вона розповіла про деякі події свого життя.
