Вильгельм Конрад Рентген родился 27 марта 1845 года под Дюссельдорфом, в вестфальском Леннепе (современное название Ремшайд) единственным ребёнком в семье. Отец, Фридрих Рентген, был купцом и производителем одежды. Мать, Шарлотта Констанца (в девичестве Фровейн), была родом из Амстердама. В марте 1848 года семья переезжает вАпелдорн (Нидерланды). Первое образование Вильгельм получает в частной школе Мартинуса фон Дорна. С 1861 года он посещает Утрехтскую Техническую школу, однако в 1863 году его отчисляют из-за несогласия выдать нарисовавшегокарикатуру на одного из преподавателей.
В 1865 году Рентген пытается поступить в Утрехтский университет, несмотря на то, что по правилам он не мог быть студентом этого университета. Затем он сдаёт экзамены в Федеральный политехнический институт Цюриха и становится студентом отделения механической инженерии, после чего в 1869 году выпускается со степенью доктора философии.
Однако, поняв, что его больше интересует физика, Рентген решил перейти учиться в университет. После успешной защиты диссертации он приступает к работе в качестве ассистента на кафедре физики в Цюрихе, а потом в Гиссене. В период с 1871 по 1873 год Вильгельм работал в Вюрцбургском университете, а затем вместе со своим профессором Августом Адольфом Кундтом перешёл в Страсбургский университет в 1874 году, в котором проработал пять лет в качестве лектора (до 1876 года), а затем — в качестве профессора (с 1876 года). Также в 1875 году Вильгельм становится профессором Академии Сельского Хозяйства в Каннингеме (Виттенберг). Уже в 1879 году он был назначен на кафедру физики в университете Гиссена, которую впоследствии возглавил. С 1888 года Рентген возглавил кафедру физики в университете Вюрцбурга, позже, в 1894 году, его избирают ректором этого университета. В 1900 году Рентген стал руководителем кафедры физики университета Мюнхена — она стала последним местом его работы. Позже, по достижении предусмотренного правилами предельного возраста, он передал кафедру Вильгельму Вину, но всё равно продолжал работать до самого конца жизни.
У Вильгельма Рентгена были родственники в США, и он хотел эмигрировать, но даже несмотря на то, что его приняли вКолумбийский университет в Нью-Йорке, он остался в Мюнхене, где и продолжалась его карьера.
Умер 10 февраля 1923 года от рака и был похоронен в Гиссене.