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），第五任卢森堡大公，1905年11月17日-1912年2月25日在位。
他是第四任卢森堡大公阿道夫的长子。1893年6月21日他和前葡萄牙国王米格尔一世的女儿玛丽亚·安娜结为夫妇，威廉是新教徒，他希望借由与天主教公主的婚姻可以使家族的统治更稳固；婚后共育有六个女儿。由于他没有男嗣和兄弟，仅有一个成年的妹妹，所以面临王朝继承的问题。拿骚-威尔堡家族当时仍有旁支梅伦贝格家族，如果梅伦贝格家族的继承权被认可，那么威廉四世的堂弟格奥尔格·尼库劳斯伯爵将成为卢森堡大公储，并在威廉四世去世之后即位为卢森堡大公“格奥尔格一世”。然而格奥尔格的父母的婚姻属于贵庶通婚，因此他的继承权最终仍被否定了。
1907年，威廉四世通过的一项法律梅伦贝格家族成员在法律层面上被排除在卢森堡爵位继承人之外，永远失去成为卢森堡大公的可能。他即位不久即患重病，1908年由其妻玛丽亚·安娜摄政。1912年威廉四世病逝，他也是截至目前最近一位卒于任上的卢森堡大公。
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。
威廉四世其他的女儿是:
