En 1647, son père Frédéric-Henri meurt, et Guillaume II succède à la fois à ses titres héréditaires et à ses fonctions électives de stadtholder de cinq des sept provinces : Hollande, Zélande, Utrecht, Gueldre et Overijssel.
Les Pays-Bas sont à cette époque engagés dans la guerre de Quatre-vingts ans contre l’Espagne pour leur indépendance. Sous Frédéric-Henri, les Pays-Bas avaient largement gagné la guerre et négociaient depuis 1646 avec l’Espagne les conditions pour y mettre fin.
Les négociateurs s’accordent sur la paix de Münster en 1648, mais Guillaume s’oppose à l’acceptation du traité, même s’il reconnaît l’indépendance des Pays-Bas (du nord), car il laisse les Pays-Bas du sud aux mains de la monarchie espagnole. Une paix séparée violait en outre l’alliance avec la France formée en 1635. Cependant, les États de six provinces ont voté pour l’accepter.
Secrètement, Guillaume a ouvert ses propres négociations avec la France dans le but d’étendre son propre territoire sous un gouvernement plus centralisé. En outre, il travaille à la restauration de son beau-frère exilé, Charles II, sur le trône d’Angleterre.
En 1650, Guillaume II est impliqué dans une querelle amère avec la province de Hollande et les puissants régents d’Amsterdam, Andries Bicker et son cousin Cornelis de Graeff. Avec la Paix de Münster, les Régents voulaient réduire l’armée, pour économiser de l’argent. Cela diminuerait également l’autorité de Guillaume. Guillaume emprisonne huit membres des États de Hollande (dont Jacob de Witt) dans le château de Loevestein. En outre, il envoie son cousin, Willem Frederik de Nassau-Dietz, avec une armée de 10 000 hommes pour s’emparer d’Amsterdam par la force. Le mauvais temps a fait échouer cette campagne, mais Amsterdam a cédé.
William n’a occupé le poste de stadtholder que pendant trois ans, jusqu’à sa mort de la variole en 1650. Son fils unique William est né une semaine après sa mort. C’est le début de la première période sans stadtholder. Son fils lui succède en 1672 comme stadtholder et plus tard, en 1689, devient également roi d’Angleterre.