W 1856 roku zapada decyzja o budowie portu i miasta. Początkowo nazywane Hafen Heppens od 1869 roku nosi nazwę Wilhelmshaven. Po powstaniu w 1871 roku II Rzeszy Niemieckiej Wilhelmshaven nad Morzem Północnym oraz Kilonia nad Bałtykiem zostały podniesione do rangi Portów Rzeszy. Wilhelmshaven stało się siedzibą Kaiserliche Marine. W 1873 roku miejscowość otrzymała prawa miejskie. 1 kwietnia 1937 roku na mocy ustawy o utworzeniu Wielkiego Hamburga do Wilhemshaven przyłączone zostało miasto Rüstringen, a nowy organizm włączono do kraju Oldenburg.
Lotnicze bombardowanie Wilhelmshaven połączone ze zrzuceniem ulotek propagandowych było pierwszą decyzją wojenną rządu Wielkiej Brytanii 3 września 1939, jednak sześć eskadr Royal Air Force wysłanych tego dnia nie zrzuciło żadnej bomby z powodu rzekomego nieodnalezienia celu, a nalot 4 września w mniejszej sile 29 bombowców oszczędził port zgodnie z rozkazem i tylko powierzchownie uszkodził lekki krążownik Emden, jeden z sześciu czołowych okrętów III Rzeszy obecnych w Wilhelmshaven, za cenę utraty siedmiu maszyn. W rezultacie Adolf Hitler nie zlecił wykonania ataków na Royal Navy przewidzianych w razie brytyjskich działań ofensywnych, natomiast brytyjskie Ministerstwo Informacji ogłosiło wyolbrzymione straty niemieckie.