Вилхелм Майбах бил роден на 9 февруари 1846 г. в Хайлборн, където израснал в семейство с шест деца. На десетгодишна възраст той останал сирак. Той учил в Reutlinger Bruderhaus, където Густав Вернер, основател и директор на училището, забелязал и развивал техническия талант на момчето.

През 1865 г. Майбах се срещна в Ройтлинген с Готлиб Даймлер, с когото бързо се сприятелили. Майбах останал верен приятел на Даймлер до смъртта му през 1900 г. През септември 1869 г. Майбах работил в Карлсруе заедно с Даймлер, а по-късно се преместил в завода на двигатели Deutz. Този период го вдъхновил да започне работа по създаването на лек високооборотен двигател с вътрешно горене, подходящ за използване във водни, сухопътни и въздушни превозни средства.

Даймлер напуснал Deutz Gasmotorenfabrik в средата на 1882 г. след възникването на противоречия с управителния съвет на компанията. През октомври 1882 г. Вилхелм Майбах го последвал в Канщат, за да довърши работата си по изработването на лек високооборотен двигател. Благодарение на задълбочена изследователска работа Майбах намерил патент, принадлежащ на англичанин, наречен Уотсън. Той описвал нерегулируемата запалителна система с нагорещена тръба – важен елемент за постигане на високи обороти на двигателите. През 1883 г. той създал първия си хоризонтален двигател, след която се появил „големият стенен часовник” – двигател с вертикално разположен цилиндър, който бил особено подходящ за монтиране в превозни средства. През 1885 г. новият двигател за пръв път бил монтиран на дървена „кола за пътуване”, а след това, година по-късно, и на карета. Но Майбах не бил доволен от идеята да произвежда двигатели за карети.

Затова Майбах разработил автомобил от стомана. С този автомобил в автомобилостроенето била въведена скоростната кутия. Автомобилът на Майбах със стоманени колела бил представен на Парижкото световно изложение през 1889 г. и ускорил развитието на френската автомобилостроителна промишленост.

Когато Готлиб Даймлер основал Daimler-Motoren-Gesellschaft (DMG) заедно с Макс Дутенхофер и Вилхелм Лоренц през ноември 1890 г., Майбах бил назначен за главен конструктор. Той обаче напуснал компанията през февруари 1891 г., като се позовал на неприемливи за него условия в договора му.

През следващите 18 месеца Майбах продължил конструкторската си работа у дома. През пролетта на 1892 г., с финансовата подкрепа на Даймлер, той започнал развойната си дейност в хотел „Херман” в Канщат. Тази промяна довела до такива важни изобретения като карбуратора с дюза, двигателя „Феникс” и подобрения на системата за ремъчно задвижване. По молба на английския индустриалец Фредрик Симс, Майбах бил върнат като технически директор на DMG през ноември 1895 г. Там той създал тръбния радиатор с вентилатор, а след това радиатори тип „восъчна пита”. "Roi des Constructeurs" (Кралят на конструкторите), както го наричали французите, преминавал от едно техническо постижение към друго, създавайки първия автомобил с 4-цилиндров двигател, а през 1898/99 г. – и на цяло поколение двигатели, включващо пет модела с мощност от 6 к.с. (4 kW) до 23 к.с. (17 kW).