Willem van de Velde, der älteste Sohn des Marinemalers Willem van de Velde und seiner Frau Judicgen Adriaensdr. van Leeuwen, wurde am 18. Dezember 1633 in der Hooglandse Kerk in Leiden getauft. Der Kunstschriftsteller Arnold Houbraken berichtet, dass Willem während des Aufenthaltes des Vaters am Hof des englischen Königs Karl II. in die Obhut von Simon de Vlieger gegeben wurde, der sich gleichfalls auf Seestücke spezialisiert hatte. Als dieser von Amsterdam nach Weesp zog, folgte ihm Willem vermutlich, denn am 23. März 1652 heiratete er dort Pieternelle Le Maire. Bald darauf wurde die Ehe wieder geschieden. Die Heirat mit seiner zweiten Frau Magdaleentje Walravens am 23. Dezember 1656 in der Oude Kerk zu Amsterdam zeigt einen Ortswechsel an, den auch die Taufe der Kinder in derselben Stadt bestätigt. Um 1671/72 siedelte Van de Velde nach London über, wo er gemeinsam mit seinem Vater für den König malte. 1694 reiste er gemeinsam mit der königlichen Flotte zum Mittelmeer. Houbraken berichtet von dem großen Erfolg, den die Werke von Van de Velde in England hatten. Am 6. April 1707 wurde der Maler auf dem Friedhof von St. James in London begraben, wo auch sein Vater seine letzte Ruhe gefunden hatte. Der älteste Sohn, welcher der Familientradition folgend den Namen Willem trug, wurde gleichfalls Marinemaler. Horace Walpole berichtete später, dass er zwar gute Kopien nach Werken seines Vaters anfertigte, aber selber nicht sehr inventiv war.