Vilhelm Klein var assistent ved Kunstakademiets Arkitektskole september 1864 -– maj [[1869]] og var involveret i de fleste af tidens dominerende håndsværks- og industriforeninger. Han var således medlem af [[Industriforeningen]]s repræsentantskab [[1868]]-[[1881|81]], af sammes bogudvalg [[1870]]-81, medinitiativtager til oprettelsen af [[Den nye Håndværkerskole]] og forstander ved samme 1868-[[1876|76]], medlem af den midlertidige bestyrelse for [[Det tekniske Selskabs Skole]] 1876, stifter af og forstander for [[Tegne- og Kunstindustriskolen for Kvinder]] 1876-[[1907]], medlem af Kunstakademiet og Skolerådet [[1883]]-[[1888|88]] samt arkitekt og sekretær for den danske afdeling på [[Exposition Universelle (1889)|verdensudstillingen i Paris 1889]]. [[1869]] var Klein arkitekt for [[Arbejdernes Byggeforening]], men foreningen var ikke tilfreds med hans indsats, og han blev erstattet af [[Frederik Bøttger]].
Klein var [[Dannebrogordenen|Ridder af Dannebrog]], [[Dannebrogordenens Hæderstegn|Dannebrogsmand]], ''Officier de l'instruction publique'', ridder af [[Æreslegionen]] og dekoreret med den russiske [[Sankt Annas Orden]] og den svenske [[Vasaordenen|Vasaorden]].
Klein giftede sig [[10. oktober]] [[1866]] i [[Helsingør]] med Charlotte Bolette Unna (29. oktober 1834 i Helsingør -– 9. marts 1915 på Frederiksberg), datter af købmand Simon Unna og Johanne Marie Schrøder. [[Charlotte Klein]] var leder af [[Tegneskolen for Kvinder]]. Klein var [[Frimureri|frimurer]] og har tegnet frimurerlogen i Helsingør.
