D'origine réunionaise, Guillaume Hoarau débuta le football à la Jeunesse sportive Saint-Pierroise. Il se fait connaître sur son île natale en marquant de nombreux buts dans les compétitions régionales. Bénéficiant d'un partenariat avec la Jeunesse sportive Saint-Pierroise ( A la base de la découverte de Florent Sinama-Pongolle), le Havre AC repère Guillaume Hoarau et le fait signer en janvier 2004.
Peinant à s'adapter à un climat plus rigoureux qu'à la Réunion et victime d'un forte concurrence au sein de l'attaque havraise, Guillaume Hoarau vit alors des premiers mois difficiles en Normandie. En manque de temps de jeu, Guillaume Hoarau est alors prêté à Gueugnon au cours de la saison 2006-2007. Ses bonnes prestations contribuent alors grandement au maintien en ligue 2 du club bourguignon et lui procurent une notoriété grandissante auprès des amateurs de football.
De retour en Normandie, Guillaume Hoarau se retrouve titulaire de l'attaque havraise pour la saison 2007-2008 et entame alors une impressionnante série de buts qui lui vaut d'être, avec 28 buts en 38 matches de Ligue 2, le meilleur buteur du championnat. Ses excellentes performances suscitent également la convoitise de nombreux clubs français (Paris Saint-Germain et Olympique de Marseille) et étrangers (Arsenal FC).
Le 18 janvier 2008, après avoir prolongé son contrat d'un an avec la formation havraise, il signe avec le Paris Saint-Germain un contrat de 4 ans et demi. Désirant terminer la saison 2007-2008 en Normandie, Guillaume Hoarau est aussitôt prêté au Havre. L'indemnité du transfert serait de l'ordre de 500 000 €. Le 2 Juillet 2008, Guillaume Hoarau reçoit son numéro 9 fétiche qu'il portait déjà au Havre et qu'il portera désormais au Paris Saint Germain.