Намгьял — старший сын короля Джигме Сингье Вангчук, его матерью является третья жена короля Аши Церинг Янгдон.
У него есть младший брат, младшая сестра, четыре сводных сестры и сводных брата от других жён короля.
Хотя его отец ранее объявил, что собирается передать ему трон в 2008, 14 декабря 2006 он отрёкся от трона досрочно.
Закончив основное обучение в Бутане, Намгьял прошёл обучение в нескольких колледжах США и Великобритании и защитил диссертацию по политологии в Оксфорде.
Он многократно выступал как представитель Бутана на международных мероприятиях.
14 декабря 2006 отец отрекся от престола в его пользу. Официальная коронация состоялась 6 ноября 2008 года. Оставался самым молодым руководителем государства в мире до 2011 года, когда его обошел Ким Чжон Ын.
13 октября 2011 года 31-летний король Джигме Кхесар Намгьял Вангчук женился на 21-летней Джецун Пема. Королевская свадьба прошла в соответствии со сложным буддийским церемониалом.