Potem, ze względu na to, że matka z trudem dawała sobie radę z utrzymaniem rodziny, dziewięcioletni William wyjechał do zamożnych krewnych w Londynie. Jego wujek i ciotka posiadali tam dom na St. James Place, a drugi dom w Wimbledonie, będącym wtedy podlondyńską miejscowością. Przez dwa lata uczęszczał do "zwyczajnej" szkoły z internatem w Puenty, a na wakacje wyjeżdżał do Wimbledonu, gdzie bliżej poznał i polubił swoich krewnych. Pod wpływem ciotki Hannah – siostry bogatego kupca Johna Thorntona i zwolenniczki metodystycznego kaznodziei George’a Whitefielda – Wilberforce zainteresował się chrześcijaństwem ewangelikalnym.
Matka i dziadek Wilberforce’a, zagorzali anglikanie, zaalarmowani nonkonformistycznymi wpływami i skłonnościami do ewangelikalizmu, w roku 1771 sprowadzili dwunastoletniego syna z powrotem do Hull. Wilberforce był zrozpaczony tym, że został oddzielony od swego wujka i ciotki. Ponieważ rodzina nie zgodziła się na jego powrót do szkoły w Hull, dyrektorem jej był wtedy metodysta, od 1771 do 1776 kontynuował on naukę w pobliskiej szkole w Pockington.