Filips Willem is deels vernoemd naar de Spaanse koning Filips II. Nadat Willem van Oranje in 1568, het begin van de Nederlandse Opstand, de wapenen had opgenomen tegen Filips II, werd zijn zoon Filips-Willem, die toen student was aan de Universiteit van Leuven, gevangen genomen en vanuit Leuven naar Spanje ontvoerd. Hij fungeerde als gijzelaar in Spaanse handen. Gedurende zijn lange verblijf in Spanje kreeg hij een katholieke opvoeding. Aan de universiteit van Salamanca voltooide hij zijn studies. Pas in 1596 mocht hij naar de Republiek der Zeven Verenigde Nederlanden reizen. Op dat moment kwam hij echter de Republiek niet in, omdat hij niet vertrouwd werd en als vrome katholiek beschouwd werd als aanhanger of spion van Spanje.
Bij de dood van zijn vader in 1584 erfde Filips Willem het vorstendom Oranje. Bij het tekenen van het Twaalfjarig Bestand in 1609 ontving hij alle Nassause bezittingen in de Zuidelijke Nederlanden. Met zijn reeds protestantsgezinde broers Maurits en Frederik Hendrik voerde hij een felle strijd over de erfenis van zijn vader.
Ook erfde hij van zijn vader het graafschap Buren. Tijdens zijn gevangenschap in Spanje nam zijn zus Maria zijn taken in de Spaanse Nederlanden waar.
Op 23 november 1606 trad hij in Fontainebleau in het huwelijk met Eleonora van Bourbon-Condé (1587-1619), een nicht van de Franse koning Hendrik IV, en een dochter van Hendrik I van Bourbon-Condé. Het huwelijk bleef kinderloos.
Sinds 1596 woonde Filips Willem in de Zuidelijke Nederlanden in het Nassaupaleis te Brussel. Op verzoek van de Noordelijke Staten-Generaal hield hij zich niet bezig met politieke zaken. In 1599 werd hij ridder in de Orde van het Gulden Vlies. Nadat hij in 1609 zijn rechten deels teruggekregen had en weer toegang had tot de Republiek, woonde hij nog korte tijd in Breda.
Filips Willem overleed op 20 februari 1618 op 63-jarige leeftijd in Brussel na een verkeerde klysmabehandeling. Hij ligt begraven in de Sint Sulpitiuskerk te Diest. Filips Willem was heer van Diest, dat hij had verkregen na de dood van vader. Bij testament had hij al zijn bezittingen niet aan zijn vrouw, maar aan zijn halfbroer Maurits vermaakt.
Bij datzelfde testament vermaakte hij als heer van Diest een grote som geld over aan de parochie H. Sulpitius, opdat voor de altijd trouw katholiek gebleven Oranje-telg in Diest jaarlijks een plechtig requiem zou worden opgedragen door de lokale pastoor. Onlangs werd dit testamentum 'herontdekt' en werd de mis voor de overledene in ere hersteld. Diest viert Filips-Willem als teken van de verbondenheid van de stad met het Huis van Oranje-Nassau.