威廉一世在伦敦首次登上王位
1066年，当时的英王爱德华去世并没有留下子嗣，威廉开始加入争夺英国王位的激烈斗争。他面临着两位强大的对手：威塞克斯伯爵哈罗德·葛温森、维京国王挪威的哈罗德三世。威廉积极强调自己的血统来主张他的继承权，同时声称当他1052年在伦敦访问爱德华时，后者曾许诺给他王位。然而，依照爱德华最终的遗嘱，哈罗德·葛温森最终加冕为王。
为了坚持他对英国王位提出的要求，威廉于1066年领导一支由诺曼人、布列塔尼人、佛兰芒人组成的军队入侵英格兰，在黑斯廷斯战役中战胜了哈罗德二世的英国军队，并镇压了英国人随后的反抗，这就是著名的诺曼征服。随后，他在威斯敏斯特教堂加冕，成为英格兰国王，如愿登上了英王的宝座，成为诺曼王朝的开创者。
威廉一世即位后，为了镇压国内盎格鲁-撒克逊人的叛乱，他将英国的五分之一土地作为自己的领地，将手下的骑士封为男爵，分别派驻各地镇守，并在全国修建了很多城堡。伦敦塔和温莎城堡都是在那个时期修建的。此外，威廉一世将诺曼底传统的集权统治和军事立国带入了英国，是英国历史上一大转折。在此之前，英国一直是被入侵的对象，而从他开始，英国转守为攻，以后的战争主要在他国领土上进行。同时，威廉也改变了英国以往以农业为主的社会模式，引入欧洲大陆的封建制度，如骑士取代了家奴的地位，农夫地位也降为农奴阶级。为了掌握全国的人口和土地分配情况，威廉在1085年和1086年派人调查整个英格兰地区贵族和自耕农土地的实际情况及经济力量，颁布了被称为《末日审判书》的土地帐簿。
英国国王威廉一世以“征服者”闻名于世，他一生其实只做了一件大事—诺曼征服。他的动机也许只是来源于自己的野心，但却对英国乃至世界的历史进程产生了重要影响。诺曼征服使英国自罗马帝国时代以来再次被卷入了欧洲中心地区的复杂关系中。由于英王在法国拥有领地，英法两国王室成为一对冤家。此后数百年中，两国的交流和碰撞成了西欧政治生活的主题之一。
1087年，威廉一世的长子罗贝尔二世在法国诺曼底地区发动叛乱，威廉亲自返回法国。在一次落马受伤后，他死在鲁昂的一个修道院里。按风俗，他将被埋葬在诺曼底。而当遗体运到墓地即将入土为安时，有一个人突然声称这块地皮归他所有，并在众人面前要求主持公道。在付出了六十个先令后，威廉的遗体才得以入土下葬。
