Вилим Петрович фон Дезин в 1754 году поступил в Морской кадетский корпус, который окончил в 1757 году с производством в чин гардемарина. В 1754-1758 годах ежегодно плавал из Кронштадта в Архангельск и обратно. В 1758 году он был произведен в чин мичмана. В 1760-1761 годах участвовал в Кольбергской экспедиции в качестве адъютанта начальника русского морского десанта капитана 1-го ранга Г. А. Спиридова. В 1762 году произведен в первый офицерский чин унтер-лейтенанта. В 1769 году на 66-пуш. корабле «Евстафий Плакида» под командованием капитана 1-го ранга А. И. фон Круза совершил переход в Средиземное море в составе эскадры адмирала Спиридова. В том же году участвовал в Морейской экспедиции и затем был переведен на флагманский корабль «Трех Иерархов» под командованием капитана бригадирского ранга С. К. Грейга, на котором участвовал 25 июля 1770 года в Чесменском бою.
После заключения Кучук-Кайнарджийского мира фон Дезин вернулся обратно в Россию и был назначен в 1776 году командиром 66-пушечного корабля «Европа». 7 июля того же года произведен в чин капитана 1-го ранга.
     7 июня 1782 года был назначен командовать судами Азовской флотилии под командованием адмирала А. Н. Сенявина. 28 июня того же года произведен в чин капитана генерал-майорского ранга. 14 июля Виллем фон Дезин был перечислен в чин контр-адмирала, а 22 сентября 1787 года произведен в вице-адмиралы.
     Фон Дезин за совершение восемнадцати морских компаний 27 ноября 1792 года был награжден орденом Св. Георгия 4-го класса. 23 сентября 1793 года Виллем фон Дезин был награжден орденом Св. Владимира 2-й степени. В 1794 году фон Дезин был назначен главным командиром галерного флота и порта После восшествия на престол императора Павла I, 13 ноября 1796 года вице-адмирал был награжден орденом Св. Анны 1-й степени. 8 июня 1797 года произведен в чин адмирала с назначением начальником дивизии красного флага.
     21 января 1799 года фон Дезин был назначен на должность главного командира Черноморского флота и портов, и военного губернатора Николаева и Севастополя. При нём в 1800 г. в Николаеве была открыта Черноморская медицинская управа, а в 1801 г. известный инженер-генерал П.К. Сухтелен в Парутино начал вести раскопки древнегреческого поселения Ольвия.
     В бытность В.П. фон Дезина главным командиром Черноморского флота, шла война с Франциею в Средиземном море, и русский флот, под командованием адмирала Ушакова, соединенно с турками, успешно действовал против неприятеля.
    С 5 августа 1809 адмирал В.П. фон Дезин в отставке, затем по 1826 был на гражданской службе. 1 января 1810 года был назначен членом Государственного совета по департаменту военных дел с оставлением в Сенате. 22 августа 1826 года, в день коронации Императора Николая I, был пожалован орденом Св. Владимира 1-й степени.
    Скончался 30 декабря 1826 года.