Né à Amsterdam, Willem Koekkoek était membre de la célèbre famille de peintres Koekkoek. Fils du peintre de marines Hermanus Koekkoek et petit-fils de Johannes Hermanus Koekkoek, il avait trois frères, Hermanus, Johannes Hermanus Barend et Hendrik Barend, tous devenus peintres.
Fidèle à la tradition familiale, son père donna à ses quatre frères leurs premières leçons d’art. Willem reçut également une formation d’architecte, mais n’exerça cette profession que brièvement. Cette expérience influença cependant durablement le choix de ses sujets.
De 1854 à 1878, il travailla à La Haye, puis à Amsterdam. Sa première exposition eut lieu en 1859 à Leeuwarden. De 1865 à 1894, il exposa chaque année à l’Académie royale des beaux-arts et à la Rijksakademie d’Amsterdam. De 1885 à 1888, il présenta plusieurs expositions dans des galeries privées londoniennes. Son frère, Hermanus, s’était installé à Londres et avait ouvert une galerie d’art en 1869, ce qui contribua à la popularité de ses œuvres et de celles de toute la famille en Angleterre.
En novembre 1866, il épousa Johanna Hermina. Ils eurent deux fils qui devinrent artistes : Marinus Adrianus, dit « le Jeune », illustrateur, et Hermanus Willem, spécialisé dans les sujets militaires. [2] Fidèle à la tradition familiale, Willem leur donna leurs premières leçons de peinture.
Vers les années 1880, il s’installa à Amstelveen. Son frère, Hendrik Barend, avait alors rejoint Londres, et son fils, Hermanus, le rejoignit plus tard. Bien que Willem peignît presque exclusivement pour sa clientèle anglaise, il demeura aux Pays-Bas. Après 1894, sa santé déclinante l’amena à cesser d’exposer et à peindre peu. Il mourut l’année suivante, peu après son cinquante-sixième anniversaire.