威廉四世（Wilhelm IV，1852年4月22日—1912年2月25日），全名威廉·亚历山大（Wilhelm Alexander）。威廉四世在1912年2月25日病逝，他也是截至目前最近一位卒于任上的卢森堡大公。

威廉四世是卢森堡大公阿道夫的长子。他在1893年6月21日与前葡萄牙国王米格尔一世的女儿玛丽亚·安娜结为夫妇。

威廉四世与玛丽亚·安娜共有六个女儿。大女儿玛丽·阿黛拉伊德 (1894年-1924年)于1907年7月10日成为大公储。二女儿夏洛特 (1896年-1985年)于1919年继承她的姐姐任卢森堡女大公。其他的女儿包括希尔达公主（1897年—1979年），安东妮亚公主（1899年—1954年），伊丽莎白公主（1901年—1950年）和索菲公主（1902年—1941年）。

威廉四世在1905年11月17日继承父位，成为卢森堡的第五任大公。他即位不久即患重病，1908年由其妻玛丽亚·安娜摄关政治。在他的统治期间，他通过了一项法律，排除了梅伦贝格家族在法律层面上的卢森堡爵位继承权。