Au premier semestre 2001, il a coanimé une émission de dating de jeunes intitulée Premier rendez-vous avec Aude Charlon, tous les mercredis vers 17 heures sur France 2. Il quittera l'émission à la rentrée 2001, laissant seule Aude à la présentation.
Dans la série La Vie devant nous, il joue le rôle de Barthélémy. Il a ensuite joué, en 2002, dans Dock 13, une autre série télévisée dans laquelle il joue le rôle d'Antoine, fils de François interprété par Patrick Raynal.
Guillaume Delorme apparaît dans de nombreuses séries télévisées le temps d'un épisode mais joue le rôle récurrent de Brice Malory, un lieutenant du capitaine Gérard Bonaventure, dans la série française Sœur Thérèse.com à partir de l'épisode 12 diffusé en septembre 2007 jusqu'à la fin de la série en 2011.