Jerzy Wilhelm wobec śmierci w 1663 i 1664 swoich stryjów Jerzego III Brzeskiego i Ludwika IV Legnickiego został jedynym spadkobiercą ojca we wciąż rozległym księstwie legnicko-brzeskim. Od młodych lat odbierał staranne wykształcenie w duchu kalwińskim. Nad jego wychowaniem czuwali marszałek legnickiego dworu Fryderyk Bohme oraz lekarz Henryk Martini. Młody książę wyniósł z tego pierwszego okresu edukacji znajomość wielu języków: niemieckiego, francuskiego, łaciny, włoskiego, hiszpańskiego i polskiego. Ojciec dbał o to, aby syn mówił po polsku. Pobierał lekcje matematyki, fizyki, astronomii, a także teologii, filozofii i retoryki. Uczył się również sztuki jazdy konnej, fechtunku i tańca.
Dzień przed śmiercią ojca (1672) Jerzy Wilhelm został wysłany przez matkę regentkę (zgodnie z testamentem męża Chrystiana miała zarządzać księstwem do czasu, aż syn osiągnie pełnoletność) na studia uniwersyteckie do Frankfurtu nad Odrą. Nauki jednak nie ukończył. Potajemnie wrócił Brzegu z powodu niepokojących wydarzeń w księstwie. Otóż Ludwika znana z zamiłowania do francuszczyzny zastąpiła dworzan męża Francuzami. W jej otoczeniu pojawili się jezuici budzący nieufność miejscowych luteranów i kalwinów.