Вильгельм Вин появился в семье помещика Карла Вина. В 1866 г. семья переехала в Драхштейн, около Растенбурга в Восточной Пруссии (сейчас Кентшин, Польша). Как было принято тогда, ему наняли учительницу французского языка, на котором он начал говорить раньше, чем обучился писать по-германски. Официально В. начал получать образование возрасте одиннадцати лет в Растенбургской гимназии. Он не был внимательным учеником, предпочитая вместо подготовки домашних заданий бродить по полям, и обучался не хорошо, в особенности по математике. В 1879 г. Вин закончил ее и в 1880—1882 гг. получал образование гимназии в Кёнигсберге. С 1882 г. он получает образование Гёттингенском и Берлинском университетах.
После двух семестров классных занятий и трех лет лабораторной работы под управлением Германа фон Гельмгольца, выдающегося физика, физиолога и математика, совершив также одно лето в Гейдельбергском университете, Вин стал доктором в 1886 г. Его диссертация была посвящена дифракции света на остром железном крае и влиянию абсорбции металла на приобретаемые цвета.
С 1889 г. трудился помощником Гельмгольца в имперском физико-техническом учреждении, где занимался ответом задач, поставленных промышленными компаниями. В 1892 г. он стал лектором Берлинского университета, в 1896 г. занял пост доктора физических наук в Техническом университете в Ахене, поменяв на этом посту Филиппа фон Ленарда. В 1899 г. он был доктором физических наук в Гессенском университете, а потом, в 1900 г., стал преемником Вильгельма Рентгена на должности доктора физических наук Вюрцбургского университета.
Изучения Вина охватывают последовательность вопросов, включая, например, гидродинамику, в особенности поведение морских циклонов и волн. Еще в Национальном физико-техническом университете он начал собственные плодотворные изучения по тепловому излучению, т.е. излучению тел, позванному их нагреванием. При различных температурах тела поглощают, отражают либо передают падающее на них излучение. Но независимо от этого они излучают энергию, потому, что владеют определенной температурой. Отлично привычным примером помогает нить электрической лампочки.
В 1893 г. В. изучил излучение полностью тёмного тела, применяя для этого то, что он назвал «мысленным» (в отличие от лабораторного) опытом, опирающимся на законы термодинамики. Из опытов было как мы знаем, что нагретое тело испускает излучение в определенной области, либо спектре частот (длин волн), но не однородно. График излучаемой энергии как функции длины волны является кривой , начинающуюся с низких значений при громадных длинах волн, медлено поднимается к закругленной вершине, воображающей максимум интенсивности при некоей промежуточной длине волны, а потом снова падает до низких значений энергии при более маленьких длинах волн. Вин понял, что эта кривая перемещается в область более маленьких либо более долгих волн по мере того, как температура соответственно увеличивается либо понижается, согласно несложному соотношению, сейчас известному как закон смещения Вина. Протяженность волны, соответствующая пику излучения, умноженная на полную температуру, остается величиной постоянной. В 1896 г. Вин продвинулся дальше в собственных теоретических расчетах, растолковав форму кривой распределения энергии посредством электромагнитной теории и законов термодинамики, развитой шотландским физиком Джеймсом Клерком Максвеллом. Это объяснение стало известным как закон излучения Вина.
Вин занимался также и другими изучениями, в первую очередь электрическими разрядами в газах под низким давлением в вакуумных трубках. При этих разрядах оказались три типа излучения, казавшихся тогда таинственными. Один тип, названный катодными лучами, двигался от катода к аноду. Второй тип, названный канальными лучами, двигался в противоположном направлении. Третий тип, открытый в 1895 г. Вильгельмом Рентгеном и названный рентгеновскими лучами, появлялся в области анода, откуда он выбивался катодными лучами. Катодные лучи, позднее названные электронами, были открыты британским физиком Дж.Дж. Томсоном в 1897 г. Вин подтвердил, что катодные лучи – это частицы, несущие отрицательный заряд. Он также продемонстрировал, что канальные лучи – это положительно заряженные атомы (ионы) остаточных газов в разрядных трубках, и дал в первый раз оценки длин волн для рентгеновских лучей (значительно меньше видимого света), измеряя отношение их энергии к энергии порождающих их катодных лучей. Его предстоящие работы также внесли значительный вклад в радиационную физику; тут возможно упомянуть уточненные расчеты длин волн рентгеновских лучей и предложение применять для их измерения кристаллы за пять лет перед тем, как Макс фон Лауэ проделал подобную работу.
Вин был награжден в 1911 г. Нобелевской премией «за открытия в области законов, управляющих тепловым излучением». В Нобелевской лекции он сказал о значении того, что он назвал «мысленными» опытами.
В 1898 г. Вин женился на Луизе Мелер, которую он встретил в Ахене; у них было два сына и две дочери. Он обожал в свободное время изучать историю, искусство и литературу. Он погиб в Мюнхене в 1928 г. «Возможно, найдется мало физиков, которые, как Вилли Вин, в такой же степени равняется отлично разбирались бы как в экспериментальной, так и в теоретической сторонах собственной практической деятельности», – написал о собственном коллеге Макс Планк. С 1906 г. до конца жизни Вин был соиздателем (вместе с Максом Планком) издания «Аннален дер физик». Он являлся членом американской Национальной академии научных академий и наук Берлина, Геттингена, Стокгольма и Вены.
