Wilhelm Rasmussen ble særlig kjent for sine karakterfulle portretthoder og monumentale minnesmerker. Hans seirende utkast til Eidsvollsmonument skulle oppføres ved Stortinget, men delvis på grunn av hans medlemskap i Nasjonal Samling under den annen verdenskrig ble søylen først reist for private midler 1992 ved Elvesæter i Bøverdalen.
Etter tre år i New York sammen med sin far vendte den 15-årige Wilhelm Rasmussen hjem til Norge våren 1894. Faren var da blitt bakermester ved Holmenkollens Sportstue, og familien hadde flyttet til Kristiania. Her begynte Wilhelm som lærling i brødrene Paolis gipsmakeri, og gjennom dette arbeidet kom han for første gang i kontakt med kunstnere. Han assisterte Lars Utne i arbeidet i det nybygde Nationaltheatret.
1895 begynte Rasmussen ved Den kongelige Tegneskole, under Brynjulf Bergslien. Etter noen måneders opphold på en modellerskole i Berlin 1900 debuterte han på Statens Kunstutstilling 1901 med tre skulpturer. Under et 8 måneder langt opphold i Paris 1902–03 studerte han ved Académie Julian og Académie Colarossi og lot seg inspirere av så vel eldre kunst som Auguste Rodins skulpturer.
Rasmussen var også opptatt av Gustav Vigelands kunst, og på Vigelands anbefaling overtok han ledelsen av steinhuggerarbeidene ved domkirken i Trondheim 1907. Denne oppgaven førte ham blant annet på studiereiser til Storbritannia, Frankrike og Tyskland 1909. Hans arbeider ved Nidarosdomen omfatter skulpturer på korbuen og kirkens yttervegger. Golgata på kirkens vestfront er hans hovedverk på bygget.
Mens Rasmussen arbeidet med restaureringen, underviste han også i modellering ved Norges tekniske høgskole, og 1921 ble han utnevnt til professor ved Statens Kunstakademi. Rasmussen ble viktig for kommende generasjoner av billedhuggere, og han mestret både portrettkunsten og store, monumentale utsmykkingsoppgaver.
Allerede 1836 hadde Stortinget lansert tanken om et nasjonalmonument, og etter flere omganger med konkurranser vant Rasmussen 1925 konkurransen om Eidsvollsmonumentet. Hans forslag, kalt Fra Hafrsfjord til Eidsvoll, bestod av en mer enn 31 meter høy søyle inspirert av en romersk triumfsøyle. Søylen var dekket av relieffer med motiver fra norsk historie, og plassen på toppen var tiltenkt den norske løve. Toppfiguren ble senere endret til en middelalderkonge til hest. 1935 vedtok Stortinget at søylen skulle reises, men 1939 ble prosjektet stoppet på grunn av manglende midler. Det ble påbegynt igjen av NS-myndighetene 1942, men stoppet nok en gang etter krigen. 1972 omgjorde Stortinget vedtaket om å sette opp monumentet, som ble liggende lagret frem til 1992, da søylen på privat initiativ ble reist i Bøverdalen i Lom.
Før Rasmussen startet arbeidet med Eidsvollssøylen, hadde han utført flere monumentale minnesmerker, bl.a. Frederik 2 i Gamlebyen i Fredrikstad og Olav Tryggvason i Trondheim. I begge tilfeller er den idealiserte figuren plassert stående på en sokkel. Tryggvasonmonumentets sokkel er egentlig en søyle og så høy at betrakteren ikke får noen kontakt med hovedpersonen. Frederik 2s sokkel er derimot av omtrent samme høyde som figuren, og hele monumentet er i harmoni med den omkringliggende bebyggelse.
Også i utsmykkingen av Sjømannsskolen i Tønsberg, 12 karyatider, viser Rasmussen sin evne til å la sine skulpturer være i dialog med Andreas Bjerckes og Georg Eliassens arkitektur. Blant Rasmussens mest kjente monumenter er også Hjalmar Johansen, oppført i Skien 1958. Johansen er her fremstilt i fullt polfarerutstyr, på ski og med en hund ved sin side. At Rasmussen valgte å fremstille Johansen så heroisk som han her har gjort, skyldes kanskje den unge Rasmussens begeistring for polarhelten.
Rasmussen utførte en rekke portrettbyster, bl.a. av arkitekt Magnus Poulsson og forfatteren Olav Aukrust. Begge bystene er eksempler på hans interesse for den tredimensjonale form og materialenes egenskaper. Aukrust kan sammenlignes med en gresk gud med sine rene trekk, sitt stiliserte hår og den symmetriske utformingen. Overflaten i marmorbysten av Poulsson er bearbeidet slik at den får en tilnærmet hudlignende karakter.
Rasmussen var aktiv i kunstnernes organisasjoner og var medlem av Nasjonalgalleriets råd 1922–31. Dette vervet førte ham blant annet inn i den såkalte “Hodestriden” 1924–25, da han trakk i tvil ektheten av to gotiske hoder innkjøpt av Nasjonalgalleriets direktør Jens Thiis.
Rasmussen ble tilsatt som direktør ved Statens Kunstakademi 1941, en stilling han hadde inntil maidagene 1945. Ved rettsoppgjøret etter den annen verdenskrig ble han landssvikdømt for sitt arbeid for okkupasjonsmakten.