Król Wilhelm dążył również do podporządkowania sobie Walii, ale na tym polu nie odniósł takich sukcesów jak w Szkocji. Dwie wyprawy, przedsięwzięte w latach 1095 i 1097 przyniosły bardzo mizerne rezultaty, a to z powodu niedogodności terenowych, które dawały lekkiej jeździe walijskiej przewagę nad ciężką angielską kawalerią. Nie mogąc podbić Walii Wilhelm zdecydował się zabezpieczyć pogranicze poprzez budowę szeregu twierdz i umocnień. Nie oznacza to jednak, że król całkowicie zrezygnował z planów podboju Walii. Obiecał on swoim rycerzom nadania ziemskie na podbitych terenach, przez co przerzucił ciężar prowadzenia działań wojennych na swoich baronów. Po pewnym czasie doprowadziło to do podboju nizinnych części wschodniej Walii.
W przeciwieństwie do ojca, Wilhelm nie był pobłażliwy w stosunku do swoich wasali. Kiedy w 1095 r. Robert de Mowbray, earl Northumbrii, nie stawił się na trzykrotne wezwanie przed Curia Regis, Wilhelm poprowadził przeciwko niemu armię, aresztował earla i pozbawił go tytułów i majątku. Inny baron, Wilhelm d'Eu, został oskarżony o zdradę, oślepiony i wykastrowany.