Родился в семье Карла фон Тегетхоффа, подполковника австрийской армии. Со стороны матери он был в родстве с Иоганном Каспаром фон Сайлером (), мэром Вены с 1851 по 1861 год. Поступил в военно-морскую академию в Венеции в 1840 году, стал Seekadett по 23 июля 1845 и был свидетелем восстания в Венеции 1848/49. Он окончил обучение 16 апреля 1849 года и принял участие в блокаде Венеции в период с мая по август 1849 года. Тегетхофф был повышен до Fregattenleutnant по 16 июня 1851 и Linienschiffsleutnant по 16 ноября 1852.
Тегетхофф получил своё первое командование, морскую шхуну «Элизабет», в 1854 году. Это было время интенсивного преобразования австрийского флота на паровой основе. Вильгельм активно выступал за это преобразование. В 1855 году он был назначен командиром на колёсный пароход «Телец» для патрулирования Дуная во время Крымской войны. Эта служба привлекла благосклонное внимание эрцгерцога Фердинанда Максимилиана Австрийского, Главнокомандующего ВМФ, с которым он был знаком с 1850 года. Назначен корветтен-капитаном в 1857 году, служил в полуофициальной научной экспедиции на Красном море. Проявив исключительные дипломатические и организационные способности, в декабре 1857 года он был назначен штаб-офицером. Он был назначен командующим в 1858 году на новый винтовой корвет «Эрцгерцог Фридрих» на побережье Марокко.
Итальянская кампания 1859 показала, что австрийцы не в состоянии оспорить господство французского флота на Адриатическом море. С возвращением мира Тегетхофф сопровождает Фердинанда Максимилиана в путешествие в Бразилию к императору Педру II в течение зимы 1859/60. Повышен до Fregattenkapit?n по 27 апреля 1860 и Linienschiffskapit?n. 23 ноября 1861 года он был назначен командиром Левантинской эскадры в 1862 году. В этом качестве он занимался наблюдением за греческой революцией, свержением короля Оттона I и антизападными волнениями в Сирии.
Командовал австрийским флотом в сражении при Гельголанде в датской войне 1864 г. Одержал победу в сражении при Лиссе 20 июля 1866 г. в ходе австро-итальянской войны. С 1868 г. — командующий ВМФ Австро-Венгрии.