Zijn jeugdjaren speelden zich af in Boechout, waar hij vermoedelijk door zijn vader - een landmeter die door de Franse autoriteiten werd afgezet omdat hij onvoldoende Frans kende - werd onderwezen. Deze afzetting inspireerde Willems tot zijn eerste gedicht: een hekeldicht ‘op den maire en de municipaliteyt van Bouchout’. Hij was toen 14 jaar oud en dezelfde polemische instelling zou hem ook later, tot in 1830 toe, niet meer verlaten. Daarna werd hij in 1806 naar Lier gestuurd om er zich te bekwamen als koster: hij leerde er Latijn, zang en orgelspel en ging toneelspelen bij de plaatselijke rederijkerskamer. Zo ontwikkelde hij een krachtige en welluidende stem, die hem later uitstekend van pas zou komen bij het houden van redevoeringen op grote bijeenkomsten.
Het meest genoot hij te Lier echter van het privé-onderwijs dat de notabele Georg Ludwig Bergmann, een oud- officier uit het Nassause leger en de latere grootvader van Tony Bergmann, thuis aan zijn eigen kinderen en aan ‘Suske’ gaf.
Hij kreeg er een stevige basis voor zijn talenkennis: niet alleen Frans, maar ook Nederlands, Engels en Duits. Hij kreeg er vooral een aantal principes mee die hem zijn leven lang zouden bijblijven: verdraagzaamheid op religieus gebied, toegankelijkheid voor de Duitse romantische vrijheidsidealen, onverholen beleden liefde voor zijn moedertaal, dynastieke trouw aan de Oranjes en het nastreven - openlijk vóór 1830, en cultureel ná die tijd - van de eenheid der Nederlanden.
Zijn verdere opleiding was autodidactisch: vanaf 1809 werd hij notaris-klerk te Antwerpen, waar hij in contact kwam met een genootschap van jonge onderwijzers, Tot Nut der Jeugd geheten, en ook zelf ging dichten en vertalen, succesrijk meedong op wedstrijden en toneelstukken schreef en speelde.
Vanaf 1815, na Waterloo, werden de Zuidelijke en de Noordelijke Nederlanden tot één koninkrijk samengevoegd: een constitutionele monarchie, geleid door de Oranjes, waarin het beleid en het bestuur normaal in de landstaal zouden worden geregeld en waarin de adel trouw rond de troon zou staan, godsdienstige tolerantie zou heersen en de burgerij verantwoorde initiatieven nemen. In deze periode van 1815 tot 1830 zou Willems zich het best thuis voelen en zou de praktische toepassing van zijn Lierse jeugdidealen geschieden. Daar zette hij zich terdege voor in: dat bleek uit zijn tweetalige gedicht Aan de Belgen. Aux Belges van 1818, waarin hij op basis van historische feiten en argumenten opkwam voor land, taal en monarchie.
Dit polemische stuk maakte hem op slag beroemd (in het Noorden, bij de regering en in de Vlaamse rederijkerskamers en toneelkringen) en berucht (in de verfranst gebleven bourgeoisie in het Zuiden).
Uit deze polemiek en ook uit de latere geschriften als de Verhandeling over de Nederduytsche Tael- en Letterkunde opzigtelyk de Zuidelijke Provintiën der Nederlanden (1818-1824) en zijn De la langue Belgique. Lettre à M. Van de Weyer (1829) bleek dat Willems een zelfstandig denkend en handelend Nederlander - en waar het pas gaf: op het gebied van de spelling en de historiografie van de Tachtigjarige Oorlog - ook Zuidnederlander was. Vanaf 1828 verminderde echter zijn geloof in de leefbaarheid van de Nederlanden: hij ging zich steeds meer als filoloog en kamergeleerde gedragen en distantieerde zich van de actuele politiek, de onvolkomen toepassing van de taalwetten van 1819 en 1823, het Collegium Philosophicum van 1826 en wat dies meer zij. Hij zou voortaan een eigen bibliotheek uitbouwen, onder meer door het kopen van oude handschriften bij antiquaren en op veilingen; hij zou vooral oude Vlaamse liederen, spreekwoorden en Middelnederlandse literaire en ambtelijke teksten verzamelen, kopiëren en uitgeven.
De revolutie van 1830 kwam niet totaal onverwacht en bevestigde Willems' sombere voorgevoelens: hij werd financieel zwaar gestraft door zijn overplaatsing in januari 1831 van Antwerpen naar Eeklo en bleek in de Brusselse patriotse regeringskringen totaal in ongenade te zijn gevallen. Toen hij te Brussel ging informeren naar de reden voor deze straf, zei men hem slechts: ‘cela va de soi’. Toch ging hij na een paar maanden ontreddering te Eeklo door met zijn werk: reeds in 1834 publiceerde hij bij een kleine plaatselijke drukker een moderne vertaling in verzen van de oude Reinaert de Vos.
In 1835 werd hij administratief in ere hersteld: daartoe was wel een gang naar Canossa in de vorm van de aanvaarding van het voorzitterschap van een Belgische dichtwedstrijd nodig geweest. Voortaan zou hij te Gent zoals gezegd de ‘vader’ van de Vlaamse beweging worden, een genootschap van ‘weldenkenden’ dat zich veiligheidshalve ver hield van orangisme en belgicisme en dat het Nederlands en het gebruik hiervan in het privé en het openbaar leven met alle middelen zou aanmoedigen en verdedigen. Hij legde er als oudste, samen met zijn jongere vrienden, dichters en universitairen, de basis voor.
Te Brussel werd hij lid van de Académie en de Commission royale d'Histoire en vrijwel de enige gezaghebbende vertegenwoordiger van de Nederlandse (een woord dat men zeker tot 1839 ging vermijden) of Vlaamse cultuur. Binnen de staat en de wettelijkheid wenste hij praktisch werk te leveren voor de heropbloei van onze taal en literatuur. Zo publiceerde hij tal van oude teksten, afzonderlijk in boekvorm of in zijn tijdschrift Belgisch Museum (1837-1846), en poogde hij tot een regeling in de spellinganarchie te komen. Hij bevorderde de oprichting van tijdschriften, almanakjes en genootschappen, stimuleerde de inrichting van behoorlijk lager onderwijs en bereikte het onmondige en grotendeels ook nog analfabetische volk langs orale weg: door de opvoering van toneelstukken, door het organiseren van zangwedstrijden en kooroptredens, door het bevorderen van de solo-zang en het solo-spel van vrouwen, door het verspreiden van ‘goede en goedkope’ lectuur en het drukken van liederenteksten als ‘meezingers’ op markten en pleinen. Na zijn overlijden nam het Willemsfonds deze taken over.
In het buitenland - in Nederland en Duitsland vooral - was hij vóór Conscience de enige bekende Vlaamse literator. In binnen- en buitenland zette hij zich dan ook onvoorwaardelijk in voor het heropbeuren van onze misprezen taal en cultuur. Zijn gezondheid leed er onder,