Wilhelm von Reichenau wurde am 28. Juli 1847 in Dillenburg (Herzogtum Nassau-Dillenburg) geboren. Nach der Schulzeit folgte der Militärdienst und die Teilnahme (1866) am preussisch-österreichischen Krieg. Wilhelm von Reichenau wurde 1869 zum Leutnant im Rheinischen Jäger-Bataillon Nr. 8 befördert und schließlich als Oberleutnant im deutsch-französischen Krieg (1870/1871) schwer verwundet und aus dem Militärdienst verabschiedet.
Bis 1875 bewirtschaftete er ein Hofgut bei Miesbach in Oberbayern und führte hier naturkundliche Studien an Tieren und Pflanzen durch. Im Jahre 1874 wurden Beiträge von ihm in die 2. Auflage von Alfred Edmund Brehms Tierleben, Vögel, aufgenommen.
1875 erfolgte die Übersiedlung nach Mainz wo er eine Anstellung als Hilfsbibliothekar in der Stadtbibliothek fand und der Rheinischen Naturforschenden Gesellschaft beitrat. 1877 wurde er zeitweilig zur Unterstützung des Präparators der Rheinischen Naturforschenden Gesellschaft, Wilhelm Nicolaus, abgestellt, 1878 vertrat er den Präparator und den Bibliothekar, ab 1879 war er offiziell Präparator. Im Jahre 1880 wurde er in Offenbach für die von ihm im Laufe zweier Jahre aufgebauten biologischen Sammlungen ausgezeichnet. Wilhelm von Reichenaus Konzept sah vor die Tiere und deren Entwicklung im natürlichen Lebensraum zu zeigen - ein Konzept, das zum damaligen Zeitpunkt "revolutionär" war.
Seit 1880 befasste sich Wilhelm von Reichenau auch mit meteorologischen Messungen und Beobachtungen, die mit monatlichen Meldungen an die Zentralstelle in München und an die Zentralstelle für Landesstatistik in Darmstadt verbunden waren. Zu diesem Zweck wurde eine Klima-Messstation am Kurfürstlichen Schloss installiert.
1898 wurde er zum Konservator und städtischem Beamten. Eine seiner wichtigsten Publikation war die im Jahre 1900 erschienene "Flora von Mainz und Umgebung". Ebenfalls bedeutsam war und ist seine Dokumentation der Schmetterlingsfauna des königlichen Regierungsbezirks Wiesbaden aus den Jahren 1904 und 1905. Am 2. August 1907 erfolgte die Ehrenpromotion an der Philosophischen Fakultät der Ludwigs-Universität Gießen. Am 16. Oktober 1910 wurde das Naturhistorischen Museums in Mainz eröffnet und Wilhelm von Reichenau, dem ersten Leiter des Museums, wurde durch den Großherzog von Hessen der Professorentitel verliehen. Aufgrund chronischer Leiden folgte jedoch bereits am 27. August 1913 die Versetzung in den Ruhestand. Wilhelm von Reichenau verstarb am 3. Februar 1925 in Mainz-Gonsenheim. Zu seinen Ehren und seinem Andenken stiftete die Rheinische Naturforschende Gesellschaft 1984, anlässlich ihres 150-jährigen Jubiläums, die Wilhelm von Reichenau-Medaille.
