威廉三世于1672年成为荷兰执政，他号召全欧新教徒抵制路易十四，被新教徒视为“新教英雄”。
扬·戴维茨·德赫姆所绘威廉幼年画像
1677年，威廉三世与表妹玛丽公主完婚。信仰新教的玛丽公主，身材高挑、姿色出众，两人的成婚，让威廉成为英国王位的后补继承人。玛丽公主温柔婉约，在荷兰广受人民爱戴。
1688年，英格兰国王和爱尔兰国王詹姆斯二世的儿子出生，并且作为天主教徒接受了洗礼。他企图重新将天主教定为国教，并且解散议会。英国国会不能一个天主教徒当国王，当年7月，议会中的七名议员（后来被称为“不朽七君子”）写信给荷兰执政奥兰治的威廉三世，请他率军进入英格兰当国王，届时议会必定倒戈来降。
这一年，威廉三十八岁。他的妻子玛丽二世是詹姆斯二世的女儿，拥有英格兰王国的继承权。威廉与妻子玛丽简短商议一下，便同意了请求。11月，威廉率一万四千人和453艘舰船在英国登陆，皇室军队迅速背弃了詹姆斯二世。在威廉的许可下，詹姆斯二世流亡法国。这次王位更迭几乎是兵不血刃完成的，被称为“光荣革命”。
玛丽公主
威廉三世抵达伦敦后，与其妻子玛丽一起成为英格兰君主。威廉三世很快与议会达成协议，签署了三个重要文件：《1689年加冕宣誓法案》、《1689年权利法案》、《1689年宽容法案》。英国议会得到了威廉三世尊重议会权力的法律保障，威廉三世得到了整个英格兰王国的人力和物力。
1689年，他们一同登基为共治双王（两份王冠），开始与妻子一道共治英国，因为有继承权的是他妻子，而不是他本人。他们建立起了世界上第一个长期稳定的君主立宪制，威廉三世成为“英格兰国王兼荷兰执政”。
玛丽婚后很快就怀孕，但是玛丽的健康并不好，每次怀孕都流产夭折，两人最终没有获得任何子嗣。
威廉三世和玛丽二世的雕刻，1703年立
开始，威廉对玛丽并不好。经常忙于战事或沉迷于狩猎。他除了玛丽外，还有一位公开的情妇伊丽莎白·维乐丝。另外，传说他还有两名男宠。
1694年12月28日，玛丽女王感染天花去世。威廉悲痛万分，他遵从玛丽的遗愿，遣走情妇伊丽莎白·维乐丝，让她另嫁他人。之后威廉再没有续弦，直到八年后病逝。他死后，身边的人发现，国王随身带着玛丽的一绺头发和结婚戒指。
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