Wilhelm Schøyen var Norges første statsentomolog. Han grunnla den anvendte entomologi i Norge, dvs. læren om skadedyr i landbruk, skogbruk, hus og hjem.
Schøyen vokste opp på slektsgården Skøyen i Sør-Odal, som faren drev ved siden av sin sakførerpraksis. Verken Wilhelm eller hans to brødre ville overta gården, men han skulle likevel komme til å gjøre en stor innsats for landbruket senere i livet. Han gikk på Nissens Latin- og Realskole i Christiania og tok examen artium 1862. Deretter begynte han på medisinstudiet ved universitetet, men gav opp av helbredsgrunner. 1866–67 tok han et kurs som ekstraelev ved Den høiere Landbrugsskole i Ås og fortsatte etter dette med naturhistoriske studier, særlig innen zoologi med hovedvekt på insekter.
Schøyens første skriftlige arbeider var dels originale, dels oversatte eller bearbeidede artikler om ulike skade- eller nytteinsekter, som fra 1869 ble trykt i populærvitenskapelige blader som Folkevennen og Norsk Folkeblad. 1875 begynte hans etter hvert store vitenskapelige produksjon med utgivelsen av De for Ager, Eng og Have skadeligste Insekter og Smaakryb, fulgt av De i Husene skadeligste Insekter og Midder året etter.
Etter noen år som tegnelærer ved Christiania katedralskole fikk Schøyen 1884 stilling som konservator ved Universitetets zoologiske samling. Insektsamlingen bestod på denne tiden av flere separate samlinger, men Schøyen fikk ordnet og systematisert alt til én stor hovedsamling. Gjennom en rekke innsamlingsreiser landet rundt økte samlingens omfang. Særlig sommerfuglene var hans favorittgruppe. Han gav ut flere tillegg til Heinrich Siebkes norske insektkatalog Enumeratio insectorum Norvegicorum.
Likevel er det som grunnlegger av den anvendte entomologi i Norge at Schøyen gjorde sin største innsats. Han tok tidlig kontakt med den svenske landbruksentomolog Sven Lampa og den britiske spesialisten Eleanor Ormerod, og han var selv snart fullt på høyde med datidens internasjonale fagnivå innen feltet. Gjennom utallige avisartikler, populærvitenskapelige og vitenskapelige arbeider bygde han etter hvert opp forståelsen i Norge for nytten av fagkunnskap om skadedyr i landbruket. Fra 1891 fikk han stilling som landbruksentomolog i tillegg til sin konservatorstilling. 1894 ble han utnevnt til en nyopprettet stilling som statsentomolog og kunne dermed vie seg helt til landbruksentomologi.
Fra 1893 utgav Schøyen hvert annet år beretninger om mottatte forespørsler om skadedyr og plantesykdommer. Disse er i dag viktige historiske kildeskrifter for å finne endringer i skadedyrbildet i Norge. Schøyen var svært glad i å undervise, og han skrev en lærebok i zoologi for landbruksskolene. Han var dessuten en meget god tegner og hadde en vakker tenorrøst, som ble høyt verdsatt i vennekretsen. Han beskrives som stillfaren, lun og elskverdig.
Wilhelm Schøyen var medlem av Videnskabsselskabet i Kristiania (nå Det Norske Videnskaps-Akademi) fra 1881 og av en rekke utenlandske entomologiske selskaper. Han mottok flere gull- og sølvmedaljer for sine utstillinger av skadeinsekter og ble utnevnt til ridder av 1. klasse av St. Olavs Orden 1915.