Wilhelm Wagner beginnt 1901 eine Lehre in der Werkstatt eines Gold- und Silberschmieds. Die Ausbildung wird durch den Besuch der Akademie in Hanau ergänzt. Nach seiner Lehre wechselt er an die Fachschule für Stahl- und Eisenindustrie in Solingen. Um 1908 entschließt er sich zum Besuch der Graphischen Fachschule in Barmen. Im Anschluss daran besucht Wagner für weitere zwei Jahre als Student von Ernst Rudolf Weiß die Kunstgewerbeschule in Berlin. Es folgt nun ein längerer Studienaufenthalt in Frankreich, der durch den Ausbruch des Ersten Weltkriegs abgebrochen werden muss. Kurze Zeit nach seiner Rückkehr nach Berlin übersiedelt der Künstler nach Holland. Ab 1922 lebt Wagner mit seiner Familie wieder in Berlin, wo er sich mit Max Pechstein ein Atelier teilt. Ein weiteres Atelier unterhält er in Bad Saarow am Scharmützelsee. Ab Mitte der 1920er Jahre hält sich der Maler immer wieder zeitweise in Frankreich auf. 1938 erhält er Malverbot durch die Nationalsozialisten und arbeitet notgedrungen als Architekt und Möbeldesigner. Bei einem Luftangriff 1943 brennt sein Berliner Atelier aus und der Großteil seiner Werke wird zerstört. Mit seiner zweiten Frau zieht Wagner in das Haus in Bad Saarow. 1945 wird das Paar von der Roten Armee dort ausgewiesen und übersiedelt nach Großenlupnitz bei Eisenach. Drei Jahre später dürfen sie zurückkehren und stellen den Verlust auch der Mehrzahl der in Saarow gelagerten Werke fest. Ende der 1950er Jahre unternimmt der Maler noch eine Reise nach Südfrankreich. 1968 stirbt Wilhelm Wagner in Bad Saarow.