Prins van Oranje-Nassau, was Vorst van Fulda (1803-1806), Graaf van Corvey, Weingarten en Dortmund (1802-1806) en later als Willem I Soeverein Vorst der Nederlanden (1813-1815), Koning der Nederlanden (1815-1840), Hertog van Luxemburg (1815), Groothertog van Luxemburg (1815-1840) en Hertog van Limburg (1839-1840). Na zijn abdicatie nam hij de titel en naam Koning Willem Frederik Graaf van Nassau aan.
Willem Frederik werd in 1772 geboren te 's-Gravenhage als derde zoon van stadhouder Willem V en prinses Wilhelmina van Pruisen, een nicht van Frederik II van Pruisen. Na de dood van stadhouder Willem V stond hij tot 1815 bekend als Willem VI.
Willem Frederik zelf huwde in 1791 zijn volle nicht Wilhelmina van Pruisen, zuster van Frederik Willem III, koning van Pruisen. Uit dit huwelijk werden vier kinderen geboren:
Willem II (1792-1849), volgde zijn vader op als koning der Nederlanden, gehuwd met Anna Paulowna van Rusland
Frederik (1797-1881), gehuwd met Louise van Pruisen
Paulina (1800-1806), stierf op jonge leeftijd
Marianne (1810-1883), gehuwd met Albert van Pruisen
Na de dood van Wilhelmina van Pruisen en zijn abdicatie sloot hij in 1841 een morganatisch huwelijk met één van de hofdames van zijn vrouw, Henriëtte d'Oultremont de Wégimont.
In 1795 stond hij eerst als erfprins 23-jaar oud aan het hoofd van het Staatse leger tegen de Franse invallers. Toen de Fransen echter waren opgerukt vluchtte hij met zijn vader naar Engeland. Zijn vader legde zich nu neer bij het feit dat de politieke rol van de Oranjes geheel uitgespeeld was. Zo nog niet zoon Willem, die in 1803 als compensatie voor het verlies van de Nederlanden van Napoleon Fulda, Corvey, Weingarten en Dortmund verkreeg. De compensatie was eigenlijk bedoeld voor zijn vader Willem V en Pruisen had deze gebieden in het voorafgaande jaar bezet om druk uit te oefenen. In 1806 werd Willem door de Fransen gevangen genomen bij Auerstedt. Toen Willem weigerde om zich aan te sluiten bij de Rijnbond verloor hij deze gebieden dan ook weer. Napoleon schonk hem een pensioen voor het verlies.
Op 30 november 1813 zette Willem na achttien jaar weer voet op Nederlandse bodem. In Londen was hij per brief uitgenodigd als "Soeverein vorst" de regering op zich te nemen. De brief was afkomstig van de Haagse notabelen Gijsbert Karel van Hogendorp, Adam François van der Duijn van Maasdam en Leopold van Limburg Stirum. Maar feitelijk was dit slechts het excuus voor deze staatsgreep die door de Engelse geheime dienst, aangestuurd door de Britse minister van buitenlandse zaken, Castlereagh, werd uitgevoerd. (Vóór de Franse tijd was er helemaal geen koninkrijk, dus van herstel daarvan kon geen sprake zijn). Willem aanvaardde hun uitnodiging en een Engels fregat bracht hem naar de kust van Scheveningen. Met een boerenwagen werd hij vervolgens naar het strand gereden. Een van de eerste dingen die hij in Nederland deed, was een proclamatie uitvaardigen, waarin hij aankondigde: "Ons gemeene Vaderland is gered: De oude tyden zullen weldra herleeven." Er kwam in 1815 een Oproerwet en de persvrijheid werd aan banden gelegd. Van Hogendorp werd door de koning ontslagen wegens kritiek op de gang van zaken.
In 1815 keerde Napoleon kortstondig terug en aan Willem werden op het Congres van Wenen de voormalige Oostenrijkse Nederlanden toegezegd, (die hij reeds stilzwijgend had bezet). De Nederlanden zouden, zo hoopten Engeland en Pruisen, een sterke bufferstaat aan Frankrijks noordgrens vormen. Op 16 maart 1815 nam Soeverein Vorst Willem I zelf de titel Koning der Nederlanden aan. Hij werd ook Hertog van Limburg en Groothertog van Luxemburg. Voor de inhuldiging in de Nieuwe kerk is een houten model met goud beschilderd, blijkbaar was er zo snel niets anders voor handen. Zo ontstond een Verenigd Koninkrijk der Nederlanden. Een nieuwe grondwet werd opgesteld: het Zuiden werd verplicht samen te gaan met het Noorden. Willem was tevreden met zijn machtsuitbreiding; Engeland behield evenwel Duinkerken als steunpunt op het continent.
Koning Willem I kon gebruik maken van de bestuurlijke infrastructuur die het Franse Keizerrijk en het Koninkrijk Holland hadden achtergelaten. De republikeinse inwoners van het noorden waren gewend geraakt aan een centraal bestuur met een hofcultuur. Willem I versterkte die cultuur door hoffunctionarissen te benoemen. Er werd een nieuwe adel gecreëerd in de Noordelijke provincies waar oude adel vrijwel ontbrak of uitgestorven was. Koning Willem I wilde geen politieke afrekening met de bestuurlijke elite die Lodewijk Napoleon en Napoleon I hadden gesteund; hij benoemde zelfs voormalige patriotten zoals Jan Willem Janssens op hoge posten. De koning zag zijn ministers als zijn "dienaren" en liet zijn Koninklijke Besluiten steeds contrasigneren, zichzelf indekkend.
De regering zou om het jaar in 's-Gravenhage en in Brussel resideren. Voor de koning werd een nieuw Koninklijk paleis in Brussel gebouwd. Willem I beschikte ook over het Kasteel van Laken, het Huis ten Bosch, Paleis Soestdijk, Paleis het Loo, Paleis Noordeinde, en het Paleis op de Dam. Een aantal Oranje-residenties had de Franse tijd niet overleefd. De voertaal van het hof was Frans en de wetten werden in het Frans en het Nederlands afgekondigd.
Willem als absoluut monarch wilde als verlicht despoot wel enkele hervormingen uit de Franse Tijd handhaven. Willem was een economische ondernemer, die veel investeringen deed in de Belgische industrie. Hij was oprichter en zelf ook een belangrijke aandeelhouder van de, later Belgische, Generale Maatschappij. In 1824 stichtte hij de Nederlandsche Handel-Maatschappij. Willem was verdienstelijk voor de Waterstaat. Nieuwe kanalen en straatwegen werden in zijn opdracht aangelegd, eindigde dit met winst dan was het in zijn voordeel. Eindigde dit in verlies dan droeg de staat dit. Ook nam hij het initiatief voor de aanleg van spoorwegen. Willem was de eerste kapitalistische heerser van Europa, die met enigszins moderne methoden zijn inkomsten enorm vergrootte terwijl het volk verpauperde. Een derde van de bevolking van Amsterdam leefde van de bijstand. Hij was daarbij zeker niet recht door zee. Zijn vermogen werd in 1815 geschat op 10 miljoen en werd 25 jaar later geschat op 200 miljoen gulden, het twintigvoudige. Hij maakte werk van de invoering van het metrieke stelsel en wilde van het Verenigd Koninkrijk der Nederlanden een eenheidsstaat maken.
Op godsdienstig en taalkundig gebied ondervonden deze hervormingen weerstand. In Vlaanderen werd Nederlands de officiële taal, tot ongenoegen van de in sterke mate verfranste burgerij. Ook de staatscontrole op de katholieke seminaries kwam hem op verzet te staan. De katholieken wilden zich niet onderwerpen aan deze protestantse vorst. Toen op 25 augustus 1830 een nationalistische opera in Brussel werd opgevoerd (De Stomme van Portici), brak de Belgische Revolutie uit, die uitmondde in een onafhankelijk België.
Willem stuurde zijn oudste zoon in 1831 op veldtocht naar Brussel om daar gewapender hand België te behouden. Deze Tiendaagse Veldtocht werd ondanks aanvankelijke successen een fiasco ook omdat de Franse koning troepen stuurde om België te helpen verdedigen. Willem zag zich genoodzaakt een wapenstilstand te aanvaarden. Hoewel Willem de steun van de grootmachten verloor, bleef hij zich koppig tegen vrede verzetten. De "koopman - koning" maakte de staat praktisch bankroet en zijn reputatie als betrouwbaar financieel genie kreeg een deuk. Willem moest in 1839 gedwongen vrede sluiten met de jonge Belgische staat. Ironisch genoeg is de huidige Belgische koning een nazaat van Willem I; via zijn moeder Astrid (een achterkleindochter van Willem's kleindochter Louise).
De afscheiding vereiste nu een grondwetswijziging, waarbij ook de strafrechtelijke verantwoording voor de Koning werd ingevoerd (1840). Dit was een inperking van 's konings macht en Willem vond dit te ver gaan.
Dit en de Belgische afscheiding waren de voornaamste redenen voor Willem om op 7 oktober 1840 troonsafstand (abdicatie) te doen ten gunste van zijn zoon die daarna als Willem II de troon besteeg. Willem was al impopulair maar werd nog impopulairder toen hij in 1841 trouwde met de katholieke H.R. rijksgravin Henriëtte d'Oultremont de Wégimont, die van vaders zijde stamde uit een Waalse (en dus Belgische) adellijke familie. Willems abdicatie betekende niet het einde van zijn bemoeienissen met 's Rijks financiën, hij leende de staat tegen rente een grote som "verkregen" geld om bankroet te voorkomen. In 1843 overleed Willem in Berlijn op 71-jarige leeftijd.
Vrij onbekend is dat Willem I reeds overgrootvader was toen hij overleed; zijn kleinzoon, de latere koning Willem III, was reeds vader geworden van de latere kroonprins Willem (Wiwill). Doordat Wiwill in 1879 overleed en nooit op de troon kwam, kunnen we niet spreken van het tegelijk leven van vier regerende generaties staatshoofden. Een portret van de vier generaties samen is niet bekend. De enige keer dat de vier generaties samen min of meer in het openbaar verschenen, was tijdens de doop van achterkleinzoon Wiwill in 1840. Bij zijn overlijden was er net een tweede achterkleinzoon geboren: Maurits (15 september 1843), en was zijn kleindochter Sophie zwanger van een derde.