Né en 1638 à Liège, Jean-Guillaume Carlier est le fils de Pierre Carlier et Marie Lebrun. Il se forma auprès du peintre liégeois Bertholet Flémal. En 1669, il épouse Marie-Agnès de Tignée et, un an plus tard, voyage à Paris en compagnie de Flémal.
Carlier, durant sa courte vie, peint essentiellement des peintures religieuses destinées aux églises. Son œuvre la plus célèbre est le Martyre de saint Denis, réalisée vers 1666, pour la collégiale Saint-Denis. La toile disparaît en 1794, lorsque les autorités françaises tentent de la détacher pour la transporter à Paris. Les Musées royaux des beaux-arts de Belgique dispose d'un tableau qui est une réduction de cette œuvre ou le modèle présenté aux commanditaires. Le Grand Curtius expose une copie du tableau. La collégiale elle-même est possède une reproduction réalisée par Pierre-Michel de Lovinfosse en 1806.
Son fils Vincent-Léonard Carlier naît en 1674. Jean-Guillaume Carlier meurt le 1er avril de l'année suivante et est inhumé à Notre-Dame-aux-Fonts.
Pierre-Yves Kairis, « Carlier Jean-Guillaume », dans Le Dictionnaire des Peintres belges du XIVe siècle à nos jours : depuis les premiers maîtres des anciens Pays-Bas méridionaux et de la Principauté de Liège jusqu'aux artistes contemporains, Bruxelles, La Renaissance du Livre, (lire en ligne), p. 157-158
Liliane Sabatini, Le Musée de l'Art wallon, Bruxelles, Crédit communal, coll. « Musea Nostra » (no 7), , 128 p.
M.L. Hairs, « Jean-Guillaume Carlier », dans Le Siècle de Rubens, catalogue d'exposition, Bruxelles, Musées Royaux des Beaux-Arts de Belgique, , p. 38-39
Ad. Siret, « Jean-Guillaume Carlier », dans Biographie nationale, t. III, Bruxelles, Académie royale des sciences, des lettres et des Beaux-arts de Belgique, (lire en ligne), p. 316-318