Wilhelm Fraenkel war jüdischer Herkunft. Er besuchte die Bauschule in Breslau und anschließend die Bauakademie in Berlin bei Eduard Tietz. Durch diesen kam Fraenkel in das Atelier von Carl Tietz in Wien, wo er einige Praxisjahre verbrachte. Er erlangte 1868 die Baumeisterprüfung und konnte schon bald darauf mit der Errichtung von herrschaftlichen Stadtwohnhäusern großen Anklang finden, wodurch er zahlreiche Aufträge für Wohn- und Geschäftshäuser sowie Hotelbauten in Wien erhielt. Fraenkel wurde im Laufe seines Lebens mit dem preußischen Kronen-Orden und anderen ausländischen Orden ausgezeichnet.

Wilhelm Fraenkel wurde auf dem Wiener Zentralfriedhof, Israelitische Abteilung, 1. Tor, Gruppe 49/16/25 bestattet.