Вилхелм Фуртвенглер е роден на 25 януари 1886 г. в днешния квартал Шьонеберг в Берлин. Първите си частни уроци по композиция и пиано получава на 13-годишна възраст. Баща му, Адолф Фуртвенглер, по това време е професор по класическа археология в Мюнхенския университет.

На двадесетгодишна възраст получава първите си ангажименти като втори репетитор в Берлин. След различни спирки по пътя си, през 1915 г. става оперен директор в Манхайм, а от 1920 г., като наследник на Рихард Щраус, дирижира концертите на Берлинската държавна опера. След една година във Виена през 1922 г. д-р Фуртвенглер най-накрая става главен диригент на Берлинската филхармония. През 1931 г. му е поверено музикалното ръководство на Вагнеровия фестивал в Байройт.

По време на националсоциалистическата епоха той е злоупотребяван от пропагандата заради международната си репутация на културен деятел. След края на Втората световна война на д-р Фуртвенглер първоначално е забранено да дирижира от американците като съратник; едва застъпничеството на емигрирали артисти като Паул Хиндемит и Йехуди Менухин довежда до оправдаването му през 1947 г. Забраната е отменена и на 25 май 1947 г. Берлинската филхармония за първи път свири под негово ръководство. През юни 1949 г. той и музикантите му радват публиката с произведения на Брамс и Бетовен, наред с други, в театъра във Висбаден.

На приема, даден от кмета Редлхамер след концерта на 10 юни, д-р Фуртвенглер се подписва в Златната книга на града. През 1952 г. той окончателно е назначен за пожизнен главен диригент на Берлинската филхармония. Д-р Вилхелм Фуртвенглер умира на 30 ноември 1954 г. в Еберщайнбург, близо до Баден-Баден.